cartilla geomorfologia INGEOMINAS

INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGIA Y MINERIA INGEOMINAS

Propuesta Metodológica para el Desarrollo de la Cartografía Geomorfológica para la Zonificación Geomecánica


TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCION ............................................................................................................................ 1 1.1 ANTECEDENTES...................................................................................................................... 2 1.2 OBJETIVOS............................................................................................................................... 3 1.2.1 Objetivo General ................................................................................................................. 3 1.2.2. Objetivos específicos ......................................................................................................... 5 1.2.3. La Geomorfología aplicada a la Zonificación Geomecánica ............................................. 5 2. MARCO TEORICO CONCEPTUAL ................................................................................................ 7 2.1 PRINCIPIOS ............................................................................................................................. 7 2.1.1. EL Paisaje Terrestre .......................................................................................................... 8 2.1.2. Procesos Morfodinámicos Naturales. ............................................................................... 9 2.2 FUNDAMENTOS DE LA CARTOGRAFIA GEOMORFOLOGICA ........................................... 9 2.2.1 Morfología ........................................................................................................................... 9 2.2.2. Morfogénesis.................................................................................................................... 10 2.2.3 Ambientes Morfogenéticos ............................................................................................... 13 2.2.4 Morfoestructura y Litología .............................................................................................. 14 2.2.5 Morfodinámica................................................................................................................... 15 2.2.6 Morfoclimatología.............................................................................................................. 15 2.2.7 Morfocronología ................................................................................................................ 20 2.3 LOS MAPAS GEOMORFOLOGICOS ................................................................................... 21 2.3.1. Mapas Geomorfológicos Analíticos ................................................................................ 22 2.3.2 Mapas Geomorfológicos Sintéticos .................................................................................. 22 2.3.3 Mapas Geomorfológicos Pragmáticos .............................................................................. 22 2.2.4 Contenido General de los Mapas de Geomorfología para Ingeniería. ........................... 22 2.2.5 Escalas.............................................................................................................................. 24 2.4 CLASIFICACION Y CATEGORIZACION GEOMORFOLOGICA ............................................ 24 2.4.1 Sistema de Clasificación y Jerarquización de las Categorías Geomorfológicas.............. 25 3. LA GEOMORFOLOGIA PARA PROPOSITOS DE ZONIFICACION GEOMECANICA................ 32 3.1 PARAMETROS DE LA ZONIFICACION GEOMECANICA ..................................................... 32 3.1.1. Origen. ............................................................................................................................. 33 3.1.2 Fábrica. ............................................................................................................................. 34 3.1.3 Condiciones de Fase. ....................................................................................................... 34 3.1.4 Propiedades básicas......................................................................................................... 34 3.1.5 Condiciones de drenaje. ................................................................................................... 35 3.1.6 Historia de Esfuerzos. ....................................................................................................... 36 3.1.7 Propiedades de Esfuerzo – Deformación. ........................................................................ 36 3.2 CARACTERIZACION Y DESCRIPCION DE LAS GEOFORMAS AL NIVEL DE UNIDAD PARA PROPOSITOS DE ZONIFICACION GEOMECANICA ....................................................... 37 3.2.1 Morfometría....................................................................................................................... 37 3.2.2. Composición Litológica de Las Unidades Geomorfológicas............................................ 41 3.2.3 Morfodinámica................................................................................................................... 42 4. PROCESO METODOLOGICO...................................................................................................... 47 4.1 FASES PARA LA ELABORACIÓN DE LA CARTOGRAFÍA GEOMORFOLÓGICA............... 47 4.1.1. Fase preliminar de oficina................................................................................................ 47 4.1.2 Fase de campo ................................................................................................................. 49 4.1.3 Fase final de oficina .......................................................................................................... 49 4.2. ELABORACIÓN DE MEMORIA TÉCNICA........................................................................... 502 5. NOMENCLATURA Y SIMBOLOGÍA DE LOS MAPAS GEOMORFOLÓGICOS PARA ZONIFICACIÓN GEOMECÁNICA..................................................................................................... 53



5.1 ESTÁNDARES GRÁFICOS PROPUESTOS .......................................................................... 53 5.1.1 Estándares de nomenclatura de las unidades geomorfológicas ...................................... 53 5.1.2 Nomenclatura para los Polígonos de las Unidades Geomorfológicas ............................. 54 5.2 Simbología de Formas de Terreno y Procesos ....................................................................... 55 5.3 Definición de los Colores para los Polígonos .......................................................................... 55 6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.............................................................................................. 86



1. INTRODUCCION La Geomorfología es la ciencia de la tierra que estudia la relación entre las formas de la superficie terrestre, los materiales naturales su disposición estructural y los procesos que las originaron. De esta manera se constituye en una herramienta fundamental para poder evaluar y proyectar el comportamiento de los terrenos, y su interrelación con obras de infraestructura, enfocado entre otros al análisis de las amenazas naturales y Planes de Ordenamiento Territorial. Inicialmente estos temas son tratados académicamente, siempre relacionados al conocimiento del origen, evolución, composición y clasificación de las formas del terreno; no obstante, la necesidad y demanda de una aplicación practica y con beneficio al hombre, se hace necesario el desarrollo de técnicas mediante la obtención de datos de imágenes de percepción remota y la aplicación de los sistemas de información Geográfica. Con el fin de que la Geomorfología tenga una aplicación más precisa y pueda ser utilizada como una herramienta para determinar el origen y la evolución de los paisajes y de su aplicación para determinar eventuales modificaciones en las grandes obras de desarrollo, se consideró necesario desarrollar una metodología aplicada. De esta manera se requiere que la información geomorfológica básica y temática, constituyan la base de integración de otras variables, tales como la litología, suelos, hidrología y propiedades geomecánicas de los materiales presentes en un área de estudio. El objeto principal de la metodología propuesta es la de implementar y traducir las variables naturales con aplicación a la ingeniería civil y a la zonificación geomecánica en particular. La geomorfología involucra el aspecto externo de los materiales naturales, de acuerdo a su origen y evolución. La forma corresponde a una imagen instantánea de un(os) proceso(s) natural(es), por lo tanto, puede ser representada como un área o un volumen según la forma como se proyecte. Los procesos naturales imprimen paisajes característicos, los cuales permiten su identificación, delimitación, y cartografía. La evolución del paisaje se puede deducir al comparar y establecer la magnitud, la repetición de los trazos y rasgos, y la distribución de los componentes. El objetivo de la Geomorfología aplicada está dirigida hacia la clasificación de los terrenos para lograr la agrupación de los materiales naturales (rocas y suelos), dentro de una variedad de categorías con base en las características como: composición mineralógica y litológica, estructuras, procesos activos, tendencia, evolución geológica y distribución geométrica de los cuerpos rocosos o de los depósitos de suelos. El método de cartografía y clasificación de terrenos propuestos esta basado principalmente en el “Sistema International Institute for Aerospace Survey and


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Earth Science - ITC” Van Zuidam, (1986), Verstappen y Van Zuidam, (1992) y Carrillo E, (1999), mediante la interpretación de imágenes aerospaciales y su respectiva comprobación de campo, cuyo objetivo es delimitar áreas, y volúmenes de los materiales naturales de manera concisa y sistemática con base en las formas del terreno y los procesos geomorfológicos que actúan sobre ellas, siempre recordando que el objetivo de la información adquirida debe ser agrupada y compilada mediante sistemas de información Geográfica (SIG). Las características, el detalle, la calidad y las escalas necesarias para ser presentadas se escogerán de acuerdo al objetivo y tipo de la investigación. 1.1 ANTECEDENTES Entre las escuelas de avanzada sobre la disciplina de la Geomorfología en general, se tiene el sistema del “International Institute for Aerospace Survey and Science - ITC”, (Verstappen y Van Zuidam, 1992). Proponen la siguiente metodología soportada por los recientes desarrollos tecnológicos en áreas tales como percepción remota mediante imágenes de satélite, cartografía asistida por computadora y sistemas de información geográfica, los cuales han modificando gradualmente los métodos de levantamiento Geomorfológico. El análisis de la literatura geocientífica a nivel nacional, se observa la existencia de diferentes grupos de investigación que temporalmente han trabajado en forma aislada la Geomorfología, destacándose entre ellos, el grupo del profesor Van Der Hammen, el Grupo del IGAC, la Universidad Nacional sede Medellín, EAFIT y recientemente el IDEAM. Igualmente se destaca un número crecido de investigadores nacionales y extranjeros que de alguna manera han tratado en forma muy general o puntual la temática de la Geomorfología. En los últimos años se ha venido trabajando la geomorfología en temas aplicados particularmente en el contexto ambiental y para zonificación de riesgos Naturales, sin embargo es notable la forma no sistemática como se ha llevado a cabo el análisis. El esfuerzo institucional más reciente, fue el taller sobre el estado de la Geomorfología en Colombia, evento realizado en agosto de 1999 y que contó con la participación de entidades como el IGAC, IDEAM e INGEOMINAS. En este evento se presentaron importantes temas relacionados con la disciplina de la Geomorfología y permitió conocer de manera preliminar el estado actual de esta disciplina en el país (Navas y Forero, 2001). Es importante recalcar que a la fecha no existen estudios geomorfológicos orientados a zonificación geomecánica, solamente se han realizado estudios aplicados a zonificación de amenazas geológicas.


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1.2 OBJETIVOS 1.2.1 Objetivo General El objetivo general de esta propuesta es desarrollar una metodología sistemática y adecuada para la elaboración de mapas de Geomorfología, con énfasis hacia la zonificación geomecánica, mediante la utilización e interpretación de imágenes aerospaciales (imágenes de satélites y fotografías aéreas). Igualmente la metodología se fundamenta en el uso de información temática secundaria de: topografía, relieve, clima e hidrología con su respectiva comprobación de campo. El objetivo de la presente metodología es lograr identificar y clasificar a los materiales naturales de un área, según sus características y condiciones mecánicas. Los materiales naturales pueden identificarse, delimitarse, describirse y caracterizarse de acuerdo a normas y sistemas que usualmente se utilizan en geología. Los mapas geológicos consignan las agrupaciones de las unidades roca y suelo con el propósito de establecer un modelo que permita entender la evolución y la historia de la corteza terrestre en general. Su objetivo es mostrar una clasificación genética de los materiales y la distribución según las estructuras tectónicas. En el caso que interesa actualmente, comprende la labor que permita identificar el comportamiento mecánico, inicialmente de manera evolutiva y finalmente cuantitativo. En la naturaleza, tanto los materiales, como los procesos son interactivos, y el resultado es el paisaje terrestre. Esta situación es la primera aproximación a la reacción mecánica de los materiales naturales. Aquellos más resistentes y a los procesos naturales podrán considerarse como los de mejor comportamiento físico, obviamente con ciertas salvedades o excepciones. Algunos se fragmentan o desintegran bajo condiciones severas, otros podrán soportar algunas modificaciones según el ambiente químico, y otros se distribuyen en la superficie dependiendo del proceso natural dominante. Como se indico anteriormente el objetivo de la metodología es establecer una zonificación geomecánica de los materiales. Por este fin entonces debe efectuarse el acopio de la información existente general, y la identificación en detalle de aspectos geomorfológicos; al confrontar toda la información geográfica de manera ordenada y sensata, se puede lograr la clasificación de los terrenos naturales según índices y parámetros aplicados al factor mecánico, (Véase Figura 1).


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INFORMACION SECUNDARIA Y ANALITICA

CARTOGRAFIA GEOMORFOLOGICA

Lluvias

Morfología / Morfometría: Formas y medidas geomorfológicas de la superficie terrestre.

MAPAS CLIMATICOS

Vegetación Temperatura

Morfogénesis: Delimitación, demarcación de los procesos naturales.

Relieve TOPOGRAFIA

Morfocronología: Evaluación del paisaje según eventos que afecta el área.

Pendiente Formas / Geometría Drenajes

GEOLOGIA Morfodisposición: Identificación y delimitación de materiales y procesos.

Litología Suelos Estructuras Regionales Estructuras Locales Meteorización Volcanismo Y Simicidad Historia Geológica

MAPAS ANALITICOS

MAPAS SINTETICOS

MAPAS PRAGMATICOS

Figura 1. Índices y parámetros aplicados al factor mecánico


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Esta metodología será aplicada en su fase experimental en los estudios de zonificación geomecánica de las áreas piloto escogidas para tal fin: Sabana de Bogotá y Departamento del Quindío, con el propósito de realizar los ajustes y la calibración correspondiente. 1.2.2. Objetivos específicos a)

Cartografía Geomorfológica. Se deben considerar las siguientes labores: •

Establecer los procedimientos para la compilación, levantamiento y elaboración de la cartografía geomorfológica aplicada a Ingeniería.

•

Definir y clasificar los diferentes ambientes morfogenéticos existentes en las áreas de estudio en función de sus rasgos y características morfológicas.

•

Identificar y establecer los diferentes procesos dominantes recientes y antiguos, que han modelado las diferentes unidades geomorfológicas y que han contribuido en su evolución en las áreas de estudio.

•

Determinar las características paramétricas de las unidades de terreno y establecer su relación y clasificación morfológica correspondientes (p.e.: mapa de pendientes, formas de las laderas y longitud de ladera entre otras).

•

Desarrollar la metodología para la toma de la información, la comprobación de campo, el procesamiento de los datos, la elaboración de los mapas y la presentación de la información final.

•

Implementar la información necesaria y requerida para establecer la zonificación de terrenos desde el punto de vista geomecánico.

1.2.3. La Geomorfología aplicada a la Zonificación Geomecánica La zonificación geomecánica se debe basar en dos conceptos básicos: 1. Cartografía Geomorfológica analítica. 2. Información complementaria y aplicada a la condición geomecánica, obtenida bien de origen primario o secundario tales como: Informes escritos; mapas; y listados o tablas, los cuales complementan que permiten establecer mapas sintéticos (holisticos).


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La cartografía Geomorfológica incluye la delimitación y notación de cuatro aspectos esenciales: 1. Morfología y morfometría: Considera los aspectos descriptivos de tipo paisajístico así como, los elementos de condición paramétrica. 2. Morfogénesis: Incluye y resalta los procesos naturales de orden exógeno y endógeno, de condiciones activa o pasiva y probables magnitudes según las condiciones estructurales tectónicas y globales. 3. Morfocronología: Corresponde a establecer el orden de los procesos naturales y sus probables causas. 4. Morfodisposición: Identificación y delimitación de los cuerpos de materiales naturales. La información complementaria con aplicación geomecánica incluye los siguientes aspectos:

hacia

la

zonificación

1.

Mapa de pendientes con intervalos adecuados.

2.

Definición de la composición litológica y suelos para cada una de las geoformas establecidas

3.

Tipo de estructuras y discontinuidades mecánicas en las masas rocosas.

4.

Definición de las zonas de fracturación y fallas tectónicas.

5.

Definición de perfiles de meteorización o cubierta de materiales estériles.

6.

Establecer y complementar los atributos evaluados y analizados mediante una base de datos relacionada con la cartografía.

7.

Superponer la información cartográfica hasta obtener la zonificación geomecánica a partir de los mapas analítico y sintético.


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2. MARCO TEORICO CONCEPTUAL 2.1 PRINCIPIOS Las formas del relieve o en general el paisaje terrestre, pueden asimilarse a imágenes que se producen en un momento dado durante la reacción entre los procesos naturales y los materiales, que tienden a conformar una superficie horizontal, sin alcanzarlo. Esto implica que existen entonces una serie de procesos que permanentemente producen el desgaste de las partes elevadas, y otros procesos que contribuyen a su acumulación, rellenando las partes deprimidas. Los procesos actuantes son externos( o exógenos) e internos (o endógenos). Por lo tanto la expresión morfológica del terreno depende de: (a) los tipos de materiales; (b) la disposición estructural, (c) los procesos naturales que interactúan de acuerdo al ambiente o condiciones externas e internas dominantes y; (d) el tiempo de duración de los mismos (Gregori, 1978 en Kéller y Rockwell, 1984; Roberston, 1990, Carvajal, 2002). Lo anterior permite determinar la siguiente concepción geomorfológica: GEOFORMA / PAISAJE = ∑ FACTORES INTERNOS + ∑ FACTORES EXTERNOS

La interpretación de la geomorfología tiene por finalidad la descripción de las formas del terreno, y la explicación de: (a) su génesis (origen); (b) evolución a través del tiempo geológico, (c) la definición de la naturaleza de los materiales, (d) la clasificación de los paisajes según el proceso o agente natural dominante, (e) composición; (f) edad, y (g) la explicación de la magnitud de los agentes y procesos geomorfológicos modeladores. Al comprender cada uno de los elementos y procesos naturales que le dieron origen al paisaje, es posible deducir o pronosticar el comportamiento del terreno con relación a diversos procesos naturales y antrópicos. De igual manera se puede lograr reconocer y deducir la resistencia de los materiales litológicos relacionados a los procesos y a las condiciones degradacionales y denudacionales. El análisis de las condiciones geomorfológicas conduce a: a) Entender la influencia y control de las estructuras geológicas regionales sobre las geoformas (Ej.: escarpes y drenajes asociados). b) La génesis de las geoformas, que reflejan la dinámica de los procesos naturales actuales: endógenos y exógenos (denudación, acumulación).


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c) Relacionar la geometría de los terrenos (las formas de las laderas) a tipos de movimientos antiguos o activos de remoción en masa. En algunos casos permite deducir situaciones críticas o potenciales. d) Establecer la magnitud de la dinámica de los procesos denudativos que están actuando sobre una geoforma en particular. e) Las relaciones espaciales de las geoformas, debido a que determinan zonas homogéneas con características litológicas y geomecánicas similares. 2.1.1. EL Paisaje Terrestre Bloom (1974) considera que el paisaje terrestre está compuesto por rocas y suelos, modelados según las condiciones y los procesos internos y externos de la tierra, los cuales que han actuado a través del tiempo geológico. Por lo tanto un paisaje es el resultado o el producto de la interacción entre el tipo de material y su disposición, y los agentes y los procesos naturales típicos de un ambiente morfogenético en particular, lo cual se manifiesta a través de los procesos de la degradación (química y/o física) y de la acumulación o sedimentación de materiales. De acuerdo con lo anterior, el paisaje actual esta conformado por rocas y suelos que constituyen el armazón y cuya forma, y tamaño dependen de la composición, discontinuidades estructurales y de las propiedades tanto físicas como químicas, así como de los procesos y el tiempo que han actuado durante su exposición cerca de la superficie. Las masas rocosas expuestas en o muy cerca de la superficie terrestre, guardan una estrecha relación con la distribución y características del relieve. Estas exponen una diferente disposición, bien en función a su elementos estructurales, o bien, por las modificaciones posteriores determinadas por la tectodinámica. La geomorfología ayuda en cada paisaje a establecer cualitativamente los grados de estabilidad relativa potencial o real. Las geoformas de un relieve, corresponden a la expresión de las características geológicas del material allí presente, las cuales pueden relacionarse al comportamiento similar desde el punto de vista de su estabilidad y que se puede clasificar como zona homogénea. En un sentido general, es posible definir zonas homogéneas por medio de un análisis geomorfológico. La estabilidad de una ladera por ejemplo puede deducirse de acuerdo al comportamiento dinámico que presenta en la actualidad o según los rasgos que puedan identificarse, obteniendo de esta manera una evaluación semi-cuantitativa y relativa de estabilidad por movimientos en masa. De una manera similar, se puede obtener conocimiento sobre la calidad y el


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comportamiento de los materiales naturales, cuando se compara su reacción con respecto a los procesos degradacionales y denudacionales a que han sido sometidos y que afectan a un material. En ese sentido, se puede decir que el medio ambiente natural actúa a manera de ensayo de “laboratorio in – situ”, y la evaluación geomorfológica es su registro y su manifestación. 2.1.2. Procesos Morfodinámicos Naturales. Los procesos geomorfológicos son dinámicos y por lo tanto corresponden a todos los movimientos que ha experimentado la tierra desde sus inicios, tanto aquellos que se originan en su interior (Geodinámica interna, o procesos endógenos), como los que se generan por la interacción de la hidrosfera y la atmósfera (fuerzas externas), que actúan en la superficie terrestre (Geodinámica externa, o procesos exógenos). Los procesos geodinámicos externos (exógenos), están representados por los fenómenos que actúan en la superficie terrestre, son esencialmente procesos que contribuyen al remoldeo y reducción del relieve inicial; la acción de los procesos exógenos se traduce en la meteorización de las rocas, la erosión y transporte de materiales y los fenómenos de remoción en masa. Estos procesos que son destructores modificadores de las geoformas iniciales son a la vez constructores de nuevos paisajes mediante la sedimentación o depositación de materiales productos. En la Figura 2 y Tabla 1 se presenta esquemáticamente los diferentes procesos geodinámicos, tanto endógenos como exógenos, su relación e influencia en la conformación morfológica de una vertiente o ladera. 2.2 FUNDAMENTOS DE LA CARTOGRAFIA GEOMORFOLOGICA La geomorfología involucra y relaciona al paisaje con los procesos que le dieron origen y sus condiciones ambientales. Por lo tanto para lograr una descripción y caracterización adecuada es necesario representarla y transmitirla en forma gráfica o de mapas. Para lograr una adecuada cartografía geomorfológica se deben incluir cuatro aspectos principales: 2.2.1 Morfología Aquí se incluye fundamentalmente los gradientes topográficos y las formas relativas. Morfografía: Corresponde a aspectos relacionados a la geometría y descritos según adjetivos descriptivos y representativos.


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FACTORES EXOGENOS Temperatura Nivel

CLIMA

Precipitación

Precipitación

P ESCORRENTÍA

Precipitación Pluvial -

Temperatura

Energía Potencial Perfil de Meteorización

RELIEVE Infiltración

Precipitación Pluvial -

Permeabilidad Y Porosidad

Energía Cinética PRODUCCION REGOLITO

Disminución Energía P y C

DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES

Movimientos en Masa ESCORREN

METEORIZACION

COMPOSICION MINERALOGICA TEXTURAS Y FABRICA

ALTERACION HIDROTERMAL FACTORES ENDOGENOS MAGMATISMO

VOLCANISMO

TECTONISMO

RELACION DE FACTORES ENDOGENOS Y EXOGENOS EN UNA VERTIENTE

-La asociación y ponderación de los factores determinan un sistema morfogenético. Figura 2: Modelo descriptivo de la relación entre los procesos geodinámicos tanto endógenos como exógenos en una ladera. Tomado y modificado de Cortés (1989).

Morfometría: Trata de aspectos cuantitativos en términos de medidas de longitud, área, forma y pendiente. También se incluye la comparación según la relación geométrica entre las diferentes posiciones espaciales. Hasta éste momento es posible delimitar y describir un paisaje mediante formas con medidas o distribuciones que pueden ser representadas en un mapa, p.e.; referirse a un cerro, colina o serranía de bordes angulosos, o redondeados, y extensiones cortas o largas, o cóncavas o convexas. No obstante, todavía no se sabe como fue su génesis, que procesos naturales incidieron y en que proporción, ni que materiales fueron comprometidos. (Véase Figura 3A). 2.2.2. Morfogénesis Como sus raíces lo indican, éste aspecto implica la definición del origen de las formas del terreno. Es decir las causas y procesos que dieron inicio a las geoformas o paisajes. En ese sentido el origen de un paisaje depende de los procesos y agentes que actúan sobre la superficie terrestre en diferentes proporciones e intensidades, y durante intervalos de tiempo geológico.


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Tabla 1 Relación de procesos Geodinámicos y Categorías Geomorfológicas PROCESOS GEODINAMICOS (AGENTES)

INTERNOS (Endógenos) MORFOESTRUCTURAL Deriva Continental Tectónica de Placas

EXTERNOS (Exógenos) Agua, Hielo, Viento, Gravedad, fenómenos Meteorológicos, Corrientes Fluviales y Marinas, Lluvias Actividad biológica y del hombre.

PROCESOS MORFOGENETICOS Magmatísmo (intrusión Volcanismo) Tectonismo: Compresión, distensión, Plegamiento, Fallamiento. Sísmicos

Meteorización DENUDATIVO (Marino, Erosión: fluvial, glaciar, hídrica y marina Fluvial, Glaciar, Eólico, Fenómenos de Remoción Lacustre, antrópico). en Masa. (Degradacional) Excavaciones antrópicas

AGRADACIONAL (Marino, Fluvial, Glaciar, Eólico, Lacustre, Antrópico).

Formación de: Suelos Depósitos (Residuales; coluviales, aluviales, glaciares, fluvio glaciales, marinos, lacustres). Actividad Humana y/o Biológica

CATEGORIAS GEOMORFOLOGICAS MAYORES Cadenas montañosas (Cordilleras). Altillanuras (Llanos orientales) Piedemonte

Valles Intramontanos (Valle Magdalena y Cauca) Altiplanicies Planicies Marinas Superficies Antrópicas Llanuras aluviales; Sabanas Llanuras costeras Llanuras lagunares Campos de duna Planicies antrópicas


CATEGORIAS GEOMORFOLOGICAS MENORES Gravens, Horst Valles Sinclinales Laderas estructurales Anticlinales Piedemonte Cordilleranos Escarpes, laderas irregulares Montaña de pliegue Escarpes de falla Planicies, colinas, mesetas y laderas denudadas Valles con cañones pronunciados Valles amplios antiguos Valles aluviales Canteras, taludes, canales Cerros de deyección Abanicos aluviales Abanicos Glaciar y Fluvio glaciares Llanuras de inundación Espigas Planos aluviales Terrazas Montículos de basura Planos de relleno

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A. Mapa Morfológico y Morfométrico

Quiebre convexo de la ladera Quiebre Cóncavo de la ladera Cambio convexo de la ladera Cambio cóncavo de la ladera Dirección de la inclinación Escarpe Quiebre cóncavo-convexo apretado Unidad cóncava Unidad convexa Línea de nivel en metros Cota en metros Profundidad de incisión

B. Mapa Morfo - cronológico

Superficie horizontal del Terciario Conglomerado Lodolita intensamente meteorizada Limolita – Incisión del Pleistoceno Sedimentos no-consolidados Terraza aluvial y relleno

Arena aluvial – reciente – Bloques angulares mezclados con grava y arena reciente. Procesos en superficie Deslizamiento activo Buzamiento

C. Mapa Morfográfico

Superficie aplanada Escarpe rocoso Ladera Rocosa Ladera de Talus Ladera Coluvial Terraza y relleno aluvial Ladera de valle incisivo Deslizamiento Canal menor Manantial

D. Mapa Morfogenético y Dinámico

Suelo afectado por reptamiento en borde convexo Desprendimiento y caídas de rocas Talus – Detritos rocosos – Deslizamiento en roca meteorizada - Activos R Rotacional TR Translacional. Inestabilidad potencial en terrazas de Gravas Deslave en terrazas Erosión en canales hídricos Cárcavas de erosión activa Canal Permanente

Figura 3. Diferentes modalidades de presentar la cartografía Geomorfológica, para el mismo paisaje


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La asociación de las condiciones naturales que intervienen en una región, bien sean exógenos o endógenas determinan los ambientes morfogenéticos. (Véase Figura 3B) Un paisaje se produce según los materiales, la magnitud de los agentes naturales (agua, viento, hielo), eventualmente la presencia de fenómenos de remoción en masa, y de la orientación y frecuencia de las discontinuidades estructurales. El aspecto final de un paisaje es la sumatoria según la proporción dada en cada caso de: •

•

•

Morfoestructura (condición pasiva): Su incidencia depende de la composición litológica y de los suelos, de la estructura de las masas rocosas, de la distribución de los suelos (residuales, traspuestos y transportados) Geotectonismo (condición activa): Consiste de la interrelación entre los elementos y materiales naturales y de los factores endógenos dinámicos tales como: sismicidad, volcanismo y tectonismo. Involucra áreas continentales y regionales. Geoclimatología y Ambientes Terrestres: Consiste de la interrelación entre los elementos naturales y los factores exógenos (agentes naturales y ambientales), tales como: precipitación pluvial o nival, temperatura, intensidad y persistencia de los vientos y por lo tanto cubierta vegetal.

Al conjugar los tres factores anteriores se puede apreciar el grado de movilidad o dinamismo al que cada paisaje puede estar sometido. Los principales ambientes morfogenéticos naturales son: 2.2.3 Ambientes Morfogenéticos -

AMBIENTE MORFOESTRUCTURAL: Corresponde a las geoformas generadas por la dinámica interna de la tierra, especialmente las asociadas a plegamientos y fallamientos. Incluye el AMBIENTE NEOTECTONICO (Geoformas originadas por la actividad tectónica activa y que se ha prolongado durante el Cuaternario). El color utilizado en la cartografía para estos paisajes es el marrón.

-

AMBIENTE VOLCANICO: Asociado en las regiones donde predominan los procesos que generan geoformas volcánicas por la extrusión de materiales fundidos procedentes del interior de la tierra. Color recomendado el rojo de acuerdo con Verstappen y Van Zuidam (1992).


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-

AMBIENTE DENUDACIONAL: Determinado por la actividad dominante de procesos erosivos hídricos y de fenómenos de transposición o de remoción en masa sobre geoformas pre-existentes. Para este tipo de regiones el color adoptado es el púrpura.

-

AMBIENTE FLUVIAL: Corresponde a las geoformas generadas por los procesos relacionados con la actividad fluvial. Se propone el color azul para estas regiones.

-

AMBIENTE MARINO PROFUNDO Y COSTERO: Determinado por las geoformas construidas por la actividad de las corrientes marinas y el oleaje costero del mar. El color propuesto para este tipo de región es el verde.

-

AMBIENTE GLACIAR: Definido por las geoformas originadas por la acción glacial, tanto de los casquetes polares, como en altas montañas. Color de la simbología para la cartografía de este tipo de ambiente natural es el gris.

-

AMBIENTE EÓLICO: Geoformas formadas por la acción del viento, como agente modelador del paisaje en zonas desérticas principalmente. Las geoformas de este ambiente se identifican con color amarillo de acuerdo con de acuerdo al sugerido por Verstappen y Van Zuidam (1992).

-

AMBIENTE KARSTICO: Definido por las formas producto de la meteorización y dilución de rocas y materiales de fácil dilución en ambientes húmedos y cálidos, tales como las calizas y sal. Este tipo de geoformas se recomienda utilizar simbología en color naranja de acuerdo a la metodología ITC. (VERSTAPPEN Y VAN ZUIDAM 1992).

-

AMBIENTE ANTROPOGENICO Y/O BIOLOGICO: Morfologías formadas por la actividad del hombre que modifica la superficie del terreno. Geoformas cartografiadas en tramas de color negro.

2.2.4 Morfoestructura y Litología Según Van Zuidam, 1986, la Morfoestructura incide en el modelaje del paisaje según: a. Condición Activa: Corresponde a los procesos morfogenéticos endógenos asociados tanto a la deformación y al fracturamiento tectónico (antiguo y reciente), como al vulcanismo que determina geoformas de configuraciones y dimensiones variables. b. Condición Pasiva: Analiza las formas resultantes de los procesos o deformaciones tectónicas (activas e inactivas), expresadas en el relieve de


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la superficie terrestre, con dimensiones y configuraciones variables. (Vease Figura 3B y 3C). 2.2.5 Morfodinámica Trata de los procesos denudativos ocurridos tanto en el pasado como en el presente o aquellos que se puedan activar en el futuro. Es el aspecto más importante, desde donde se logra comprender el cambio permanente al que el planeta tierra esta sujeto. Es entender el grado de movilidad o de actividad al que relacionado un paisaje. Consiste en determinar el tipo de proceso y su intensidad en la conformación de las geoformas. (Véase Figura 3B). 2.2.6 Morfoclimatología En la interpretación y análisis de los procesos geomorfológicos es necesario apreciar y comprender la influencia de los climas actuales de la tierra. Así mismo es importante investigar y entender la influencia múltiple de los cambios climáticos y geomórficos ocurridos durante el Pleistoceno. Estos dos principios nos indican que para analizar cualquier superficie del terreno e identificar las geoformas existentes, es necesario identificar y analizar los factores climáticos tanto actuales como pasados y su influencia en los procesos que actuaron o actúan en el modelado del paisaje de un área determinada. El clima definido como el conjunto cambiante y fluctuante de las condiciones atmosféricas, caracterizado por los estados y las evoluciones del tiempo en una porción determinada del espacio (ESLAVA, 1994), está determinado por elementos tales como: temperatura, presión, movimiento del viento, humedad, nubosidad, precipitación, evaporación. Igualmente es necesario tener en cuenta ciertas condiciones físicas diferentes a los elementos climatológicos como: latitud, altitud, distribución de tierras y mares, continentalidad, distancia al litoral, topografía, corrientes oceánicas, entre otros. Estos factores climáticos se convierten en agentes que producen o modifican el resultado visible de los elementos que crean el clima. Si analizamos la variación del conjunto de elementos y factores que condicionan el clima durante un período largo de tiempo (p,e., 30 años), estamos definiendo el clima de una región. Los elementos formadores del clima que más se tienen en cuenta como factores influyentes en los procesos geomórficos formadores de una unidad geomorfológica son: temperatura, precipitación, la latitud, altitud y relieve (topografía). La influencia del clima sobre los procesos geomorfológicos puede ser directa e indirecta; influye directamente con la meteorización de los materiales que constituyen la geoforma e indirectamente sobre el tipo y clase de vegetación.


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La localización latitudinal de un lugar determina una serie de procesos relacionados con el sol y la radiación solar, tales como los cambios estacionales en el total diario (salida y puesta del sol y la dirección de la misma). En ese sentido las variaciones climáticas y los contrastes estacionales son mayores en las latitudes altas, determinando que la duración del día entre verano e invierno aumenta a medida que se acerca a los polos. La topografía influye en la determinación del clima de un lugar, dependiendo tanto de la combinación de latitud, pendiente y dirección de la vertiente con respecto a la dirección de radiación solar como por la situación del lugar con respecto a la principal cadena montañosa y por la ubicación y orientación de las cordilleras cercanas respecto a los litorales. La altitud influye en el clima por la influencia que ejerce el descenso de la presión atmosférica con el aumento de la altitud, la disminución de la temperatura con la altura y la oscilación diurna de la temperatura que es mayor a grandes altitudes que a nivel del mar. Las características antes mencionadas en conjunto con las variaciones en la temperatura y en la precipitación en una localidad, inciden en la meteorización química y física de los materiales. Se ha definido que la meteorización química es menor en regiones áridas, donde no hay humedad y la meteorización física es máxima. En regiones frías a muy frías, la pluviosidad es escasa y el agua permanece congelada, la meteorización química es mínima. En el caso de una región donde se presentan heladas y deshielo continuos, los procesos de meteorización física predominan sobre los químicos. La relación entre los factores climáticos y la meteorización fueron estudiados por Peltier 1953 en Thornbury (1960), quien estableció que a una temperatura determinada y bajo condiciones de precipitación media se establecen diferentes tipos de meteorización dominante, ver Figura 4 Igualmente las variaciones climáticas influyen con diferentes grados de intensidad en todos procesos geomórficos conocidos. Es así como la rapidez y tipo de erosión pluvial, los movimientos en remoción en masa y la erosión son variables de acuerdo a la variación de los factores climáticos, ver diagramas de la Figura 5. De estos diagramas se deduce que la máxima degradación por la acción de los movimientos en masa se presenta cuando las condiciones climáticas conducen a que se presenten severos procesos de meteorización física y química. Igualmente la rapidez y tipo de erosión hídrica depende no solamente de las condiciones del material (permeabilidad del suelo, del substrato, porosidad, disposición de los materiales), sino también de factores climáticos (cantidad y tipo de vegetación, grado de evaporación y transpiración, intensidad de la precipitación y frecuencia de las lluvias


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Figura 4: Diagrama de los diferentes tipos de meteorización dominantes bajo condiciones de temperatura y precipitación variables. Tomado de Peltier 1953 en Thornbury (1960).

.

Figura 5: Importancia relativa de los fenómenos de A) Remoción en masa, B) Erosión pluvial y C) Erosión eólica, bajo condiciones climáticas variables. Tomado de Peltier 1953 en Thornbury (1960).


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La intensidad, frecuencia y duración de las lluvias y la evaporación- transpiración inciden en las reacciones químicas o en los procesos de hidratación, hidrólisis y soluciones que producen lixiviación o remoción de elementos químicos y de condiciones de oxidación - reducción, los cuales controlan la distribución de minerales arcillosos y la zonación en los perfiles de meteorización. 2.2.6.1 Regiones Morfogenéticas y Sistemas Climáticos Con el propósito de zonificar las variaciones propias de los factores que determinan el clima de una región se determinan las regiones morfogenéticas. Según Thornbury (1960), una REGION MORFOGENETICA se define como aquella área en que bajo la influencia de condiciones climáticas actuales predominan procesos geomórficos particulares, los cuales le imprimen al paisaje características que lo distinguen de otras áreas desarrolladas bajo condiciones climáticas diferentes. En el diagrama de la Figura 6, se indica gráficamente los atributos climáticos de la las REGIONES MORFOGENÉTICAS definidas por Louis Peltier y presentadas por Thornbury (1960). Con esta división de regiones morfogenéticas se establece una clara diferenciación entre la erosión lateral y la deflación en regiones áridas, semiáridas y de Sabana. En Europa y América del Norte han establecido relaciones entre los procesos distintivos de las regiones periglaciales y las características climáticas de tales regiones. Igualmente se define que la intensidad química se presenta con mayor intensidad en las regiones tropicales húmedas (selva) que en las latitudes medias húmedas.

Figura 6: Diagrama los limites posibles de las regiones morfogenéticas establecidas por Peltier 1953 en Thornbury (1960).


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Las REGIONES CLIMATICAS se establecen de acuerdo al MODELO CLIMÁTICO DE CALDAS - LANG, el cual es el resultado de la unificación del modelo propuesto por Francisco José de Caldas en 1802 y Lang 1915; el primero aplicado al trópico americano, basado en los valores de temperatura con respecto a su variación altitudinal, estableciendo pisos térmicos en la Región Andina Tropical, y el segundo que relaciona la precipitación media anual y la temperatura media anual, cociente denominado Índice de Efectividad de Precipitación o factor de lluvia de Lang. En la Tabla 2 se relacionan las regiones morfogenéticas definidas por Louis Poltier, con las regiones climáticas definidas por Caldas - Lang (en Eslava, J.A., 1994 y Villota H.1997) con sus características climáticas, los procesos dominantes, las características morfológicas y las geoformas asociadas. Tabla 2 Relación de las regiones morfogenéticas y las regiones climáticas definidas por Peltier 1953 en Thornbury (1960) y Caldas – Lang en Eslava 1994 respectivamente. REGION MORFOGE NETICA

REGION CLIMATICA

Nival o Nieves Perpetuas

Glacial

TEMPERATURA MEDIA ANUAL (°C) ALTITUD (m)

PRECIPITACION MEDIA ANUAL (mm)

-18 a 7 0 a 1150 > 4700

- 15 a 1 Periglacial

125 a 1400

Subnival 4200 - 4700

Boreal

Páramo Alto Húmedo. A Superhúmedo

-9a3

150 a 1500

3600 a 4200

Extremadamente frio de húmedo a superhúmedo

2 a 21 1300 a 1900

Marítima Frío de húmedo a Superhúmedo, Frio seco Medio húmedo

3600 a 2000

PROCESO DOMINANTE

AMBIENTE MORFOGENETICO

Meteorización mecánica fuerte Glaciación, Nevados Acción eólica

Ambiente Glacial : predomina la erosión Glacial y la Acción del viento

Meteorización mecánica mod. Gelifracción Solifluxión Acción fluvial

Ambiente Periglacial: Movimientos en masa acentuados Acción del viento de moderada a fuerte Efecto fluvial débil

CARACTERISTICAS DEL PAISAJE

Labrado Glaciar Topografía Alpina Morrenas Kames, Eskers y en general Geoformas glaciares.

Geoformas tales como: Suelos poligonales. Vertientes de solifluxión. Lóbulos, terrazas Planicies de Lavado

Meteorización mecánica de moderada a fuerte. Gelifracción Acción eólica

Ambiente Periglacial: Acción moderada de gelifracción Acción moderada del viento

Meteorización mecánica moderada Meteorización química moderada Erosión fluvial Remoción en masa

Ambientes Fluvial y Geoformas de tipo Denudacional: fluvial y gravitacionales Efecto fluvial moderado Movimientos en masa acentuados

Geoformas tales como: Suelos poligonales. Vertientes de solifluxión. Lóbulos, terrazas Planicies de Lavado


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Frío húmedo Frío muy húmedo Templado húmedo Templado Superhúmedo Cálido semihúmedo

Selva

Muy Frío húmedo Muy Frío Superhúmedo Moderada

1 a 29

1400 a 2300

De 0 a 2000

1 a 29

900 a 1500

Frío Seco Frío húmedo 500 a 3700 Cálido seco Cálido muy seco

Frío Húmedo Frío Seco 1 a 29 Templado húmedo Templado Seco Cálido seco 0 a 2000 Cálido muy seco

Sabana

650 a 1300

Muy frío seco Muy frío húmedo 1 a 29 Semiárida

Frío semiárido Frío árido

250 a 650 De 0 a 3000

Templado semiárido Templado árido Cálido semiárido Cálido árido Frío desertico Frío árido 1 a 29 Arida

Templado desertico Templado árido

0 a 400 0 a 2000

Cálido desertico Cálido árido Cálido semiárido

Meteorización química fuerte. Movimientos en masa Erosión fluvial

Meteorización mecánica y química moderada Erosión pluvial máxima Movimientos en masa moderados

Meteorización química moderada Erosión eólica máxima Erosión pluvial de moderada a máxima

Meteorización mecánica de leve a moderada Movimientos en masa mínimo, pero rápidos Erosión pluvial moderado a máximo

Muy poca meteorización Acción eólica máxima Acción pluvial de mínima a moderada Movimientos en masa mínimos

Ambiente Denudacional y Fluvial: Acción acentuada de movimientos en masa Moderado efecto de erosión por escorrentía Acción nula del viento Ambiente fluvial predominante y Denudativo moderado: Efecto máximo de la acción fluvial. Moderada acción de movimientos en masa. Leve acción de gelifracción

Ambiente fluvial y eólico predominantes: Acción fluvial de máximo a moderado Acción fuerte del viento

Ambiente eólico y fluvial: Acción fuerte del viento Acción fluvial de fuerte a moderado

Geoformas de tipo gravitacional y de erosión fluvial: Vertiente suave convexa - cóncava Perfil de meteorización ampliamente desarrollada Geoformas y procesos fluviales y Denudativo: Vertiente suave Suelos residuales Crestas y valles Extensos depósitos aluviales y coluviales

Geoformas de origen eólico y fluvial asociados: Extensas zonas planas Vertientes de suaves a fuertes Extensas áreas afectadas por la erosión eólicas Extensos depósitos aluviales. Geoformas de erosión y depositación eólica y fluvial: Pedimentos Abanicos Vertientes angulares con detritos gruesos Badlands

Ambiente eólico Geoformas eólicas predominante y fluvial predominantes: leve: Dunas Desecación Playas Acción eólica Cuencas de deflacción Acción fluvial Vertientes angulares Riachuelos

2.2.7 Morfocronología Está relacionada con la edad relativa de cada una de las geoformas del terreno, las cuales están caracterizadas por el período de su formación y su desarrollo posterior. Es esencial hacer una distinción entre las formas de edades diferentes, en particular, entre las formas recientes y aquellas heredadas de períodos anteriores, cuando prevalecían distintas condiciones climáticas.


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Dado que la cronología, y en particular la datación absoluta, es a veces difícil de establecer, las indicaciones para la edad deben ser flexibles. Se recomienda un sistema de letras cuyo nivel de detalle variará con el conocimiento disponible, en ese sentido, se propone la utilización de la tabla de edades geomorfológicas propuesta por Villota (1997) y modificada por Carvajal (2002) con base en información preexistente (Ver tabla 3). Si la edad de las geoformas del terreno es incierta las letras simplemente se omiten. 2.3 LOS MAPAS GEOMORFOLOGICOS El propósito de la cartografía geomorfológica es proporcionar información concisa y sistemática sobre las formas del terreno; su origen, los procesos naturales que han ocurrido y los fenómenos naturales activos. En ese sentido los mapas geomorfológicos deben ser herramientas útiles que permitan aplicar y evaluar el comportamiento de los terrenos en diferentes aplicaciones tales como evaluar posibles amenazas naturales, elaborar Planes de Ordenamiento Territorial, considerar el desarrollo de obras de infraestructura, y establecer zonificaciones geomecánicas entre otras. La información geomorfológica se presenta generalmente en mapas ó planos, en asocio con un banco de datos para su manejo, empleando un sistema de información geográfica (SIG). Los mapas geomorfológicos con sus elementos de convenciones y símbolos deben ir acompañados de un cuidadoso análisis encaminado a la reconstrucción de los eventos que afectaron, modificaron y establecieron un paisaje, bajo la influencia de factores endógenos y exógenos. De tal manera que se debe establecer la sumatoria de la información morfométrica, y morfogenética y descriptiva. La primera para evaluar y delimitar volúmenes, áreas y ordenes de magnitudes; las segundas para establecer la condición evolutiva, los procesos ambientales dominantes y el orden de los acontecimientos. Siguiendo los lineamientos de la metodología I.T.C (VERSTAPPENN Y VAN ZUIDAM, 1992), Las formas del terreno deben ser especificadas y clasificadas desde un punto de vista morfogenético, en términos tales como: terraza fluvial, evitando términos descriptivos y topográficos. Dado que la identificación de las formas del relieve se ha basado normalmente en su modo de formación, la morfología y la morfogénesis difícilmente se pueden separar. Las formas, de hecho, deben ser representadas de tal manera, que su origen y desarrollo sean claramente reconocibles. Los procesos geomorfológicos y las estructuras geológicas tienen un profundo efecto en las formas del terreno y por eso merecen una atención detallada. Se han considerado tres tipos de mapas de acuerdo a la información que se requiera y se consigne para diferentes aspectos de acuerdo con la metodología


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I.T.C (VERSTAPPEN Y VAN ZUIDAM, 1992). Un primer mapa denominado analítico en donde se consigna la información básica y de orden natural; un segundo mapa denominado sintético, donde se relaciona la información complementaria e interdisciplinaria; y un tercer mapa denominado como pragmático, que comprende la unión o superposición de la información obtenida en los mapas anteriores. 2.3.1. Mapas Geomorfológicos Analíticos Este tipo de mapa es el resultado de estudios geomorfológicos mono-disciplinarios y que proporcionan información sobre las formas del relieve y de los procesos, destacando la morfogénesis y la morfocronología, y por supuesto incluyendo la información correspondiente de la litología y de la morfoestructura. Este tipo de levantamientos proporciona las unidades de cartografía básica y la información geomorfológica de detalle. 2.3.2 Mapas Geomorfológicos Sintéticos Estos mapas proporcionan una información general y sintética del terreno con base en temas multidisciplinarios. Corresponde a la información adicional y complementaria que se requiere para establecer la incidencia de los factores endógenos y exógenos en los procesos naturales. Aquí se tiene en cuenta la “expresión” del terreno (morfología) y otros factores, tales como el clima, litología, suelos, hidrología y vegetación. Se escogerán los temas que tienen una mayor incidencia sobre el objetivo final que se persigue. 2.3.3 Mapas Geomorfológicos Pragmáticos Son mapas producto de investigaciones geomorfológicas realizadas con un propósito específico, como es el caso de caso de la evaluación de amenazas y riesgos naturales o de un proyecto de planeación y ordenamiento para el desarrollo territorial. Para tal efecto se usa la información tanto de los mapas analíticos como sintéticos, los cuales se complementan entre sí. 2.2.4 Contenido General de los Mapas de Geomorfología para Ingeniería. Los mapas geomorfológicos para propósitos de zonificación geomecánica deben contener los siguientes aspectos: a) Las diferentes geoformas o tipos de terrenos que se presentan en un área de estudio (Unidades Morfológicas).


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Tabla 3 Edad Geomorfológica (Referencia Vander Hammen 1976 – 1995, Van Easinga 1975 en Villota 1997) EDAD PALINOLOGICA ERA

PERIODO

EPOCA EDAD

Cenozoica

CUATERNARIO

HOLOCENO

EDAD RELATIVA GEOMORFOLOGIA (Simbolo)

GLACIACIONES

EDAD AÑOS

EUROPA – U.S.A

AÑOS

Neoboreal

Siglo XV – Fecha A.

Actual (a)

600

Holoceno Tardio.

600 AJC – 1450 DJC

Subactual (sa)

Holoceno Medio

5100 – 600 AJC

Reciente ®

Holoceno Temprano

7400 – 5100 AJC

Tardiglacial (Culmina fusión acelerada del hielo en Europa)

9500 – 7400 AJC

2600 7100 9400 11500

Subreciente (sr)

10140 – 73000 Fuquense

Wisconsin Wurn

Bacatense

73000 – 128000

Subense

128000 – 335000

Cotense

335000 – 660000

Fuchense

660000 – 1000000

Pleistoceno Temprano

Funzense

1000000 – 2200000

Plioceno Tardio

Engativense

2200000 – 2700000

Chocontense

2700000 – 3200000

Pleistoceno Tardio

Antiguo (an) Riss

PLEISTOCENO

PLIOCENO NEOGENO

12000 – 128000

Sisgense

Illinois

Muy Antiguo (ma)

128000 – 730000

Mindel

Kansas

730000 – 1800000

Danubio

Nebraska

1800000 – 3600000

3200000 - 3650000


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b) Las unidades Morfológicas deben estar caracterizadas por los siguientes parámetros o elementos propios con sus características correspondientes: • Contraste de relieve ó Relieve relativo. • Característica de la ladera (inclinación, longitud, forma). • Drenaje (patrón, densidad, frecuencia y textura) • Composición litológica. c) Procesos morfodinámicos (procesos erosivos y movimientos de remoción en masa). Cada elemento cartográfico, debe estar representado, por símbolos; convenciones y colores ubicados en estándares de uso internacional. 2.2.5 Escalas La escala aplicada en la cartografía de estudios geomorfológicos debe ser compatible con la utilizada para la geología aplicada a la ingeniería y debe cumplir los mismos principios, es decir, debe satisfacer los objetivos buscados. En la tabla 2 del Volumen 1 del capitulo de geología para geomecánica, se presenta una ilustración sobre las diferentes escalas y sus características, las cuales son compatibles con la cartografía geomorfológica. 2.4 CLASIFICACION Y CATEGORIZACION GEOMORFOLOGICA Teniendo en cuenta que la geomorfología es la disciplina que estudia las formas del relieve terrestre, en su aspecto práctico para su aplicación a la zonificación geomecánica, se puede enfocar teniendo en cuenta fundamentalmente la morfogénesis, es decir su génesis y evolución de las formas de los terrenos y los procesos que han actuado sobre ellos. Los aspectos de la cartografía geomorfológica están definidos por el mapa de unidades morfológicas, morfométricas (pendiente) y procesos morfodinámicos. Un mapa de unidades morfológicas representa una zonificación de áreas homogéneas de relieve que son el producto de la interacción de procesos tanto endógenos (tectonismo, magmatísmo, volcanismo), como exógenos (procesos denudativos), de los factores climáticos, hidrológicos, geológicos, agrológicos, ecológicos, entre otros. Las zonas homogéneas tienen una aplicación muy importante en el estudio de la estabilidad de los macizos rocosos, teniendo en cuenta que “cada unidad morfológica tiene un comportamiento geotécnico y geomecánico específico”.


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2.4.1 Sistema de Geomorfológicas.

Clasificación

y

Jerarquización

de

las

Categorías

En los estudios de cartografía Geomorfológica aplicada, es fundamental la diferenciación de unidades geomorfológicas que estén íntimamente relacionadas de acuerdo a los objetivos de los estudios, los métodos de zonificación y la escala de trabajo, y estos a su vez ligados con los procesos de generalización de polígonos en un SIG. En el presente documento (propuesta metodológica), se aplican los principios generales y métodos de análisis de los sistemas de clasificación y evaluación de terrenos P.U.C.E (provincia, patrón, unidad y componente de terreno), desarrollado con fines ingenieriles por Grant, (1967 y 1978 en Ferrero y Garcia, 1987), Cortes (1989), y Carvajal (2002, propuesta para INGEOMINAS). De estos sistemas de clasificación se tiene que la más simple y clara base de clasificación, es la definición de “unidades” homogéneas fáciles de identificar y cartografiar a una escala dada de estudio. 2.4.1.1 Clasificación Geomórfica y Categorías. Una zona homogénea, según Ferrero y García (1987), puede ser definida como una unidad de terreno en el cual sus propiedades y comportamiento de estabilidad son similares, dependiendo de la escala de investigación, y permiten su extrapolación a áreas en condiciones geológicas, morfológicas y climáticas similares. La clasificación de áreas o regiones según Cortes (1989), se ha basado en el término “terreno”, el cual fue utilizado originalmente desde el punto de vista geomorfológico y es definido como una unidad del paisaje que tiene una composición definida y presenta cierta amplitud de variaciones en sus características a escalas constantes. Desde el punto de vista de su aplicación a la ingeniería (zonificación geomecánica), un terreno es considerado como el resultado de la interacción entre la geología y los procesos naturales, a través del tiempo, que produce una identidad característica, según su forma, área, relieve, drenaje, vegetación y que presentan un comportamiento similar en cuanto a su estabilidad, esto implica unas propiedades geomecánicas similares. Para la identificación y clasificación morfológica se utiliza la metodología del sistema ITC de Holanda, (1968), modificada por Carrillo (1995) y utilizada parcialmente por INGEOMINAS, en sus proyectos de evaluación de amenazas naturales especialmente en la Microzonificación de ciudades (INGEOMINAS 2000, 2001 y 2002). Para tal efecto se han tenido en cuenta como parámetros básicos: la morfogénesis, la morfología, la morfoestructura y/o morfolitologia, la morfometría y la morfocronología.


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De acuerdo con las escalas a desarrollar en los estudios o áreas a cubrir, se deben considerar determinados niveles de investigación o presentación de los resultados, por ejemplo: general, regional, intermedio y de detalle. Todos estos niveles deben estar basados en principios morfogenéticos y morfológicos, existiendo una secuencia en cadena de orden jerárquico, según el nivel de interés para lograr una clasificación de unidades que presente una utilidad en la aplicación a zonificaciones geomecánicas. Se debe considerar la definición y el objetivo de la aplicación práctica en aspectos ingenieriles para áreas donde sea posible su agrupación, por su homogeneidad según condiciones geológicos, geomorfológicos, hidrológicos, hidrogeológicos y en particular de los procesos naturales, según lo plantea Cortes (1989). El concepto básico para la clasificación geomorfológica esta dado en el concepto de geoforma (“Land Forms”), lo que significa: unidad morfológica – territorial y que es equivalente a una unidad geomorfológica, en un sentido amplio. De acuerdo con Savigear 1968 en M.O.P.T, (1990), el “land Form” es una superficie de la tierra con características morfológicas distintivas, definidas en su desarrollo por un proceso en particular que deja reflejada una configuración típica de cada ambiente. De acuerdo con lo anterior será posible delimitar una unidad (a cualquier nivel o escala), y en el cual se reconocen y distinguen las geoformas y los procesos naturales fundamentales que allí se han desarrollado para su análisis y evaluación con fines de zonificación geomecánica. Para facilitar el análisis geomorfológico de una zona de estudio se adopta la jerarquización geomorfológica propuesta por Carvajal (2002), que relaciona las escalas de trabajo con la subdivisión geomorfológica, la génesis y los ambientes morfogenéticos. Las categorías definidas de escala mayor a menor son: zona geoestructural, provincia geomorfológica, región geomorfológica, unidades y subunidades geomorfológicas y componente geomorfológico, ver esquema (Figura 7 y Tabla 4). a) ZONA GEOESTRUCTURAL (< 1:2.500.000). Está referida a grandes áreas o amplios espacios continentales o intercontinentales caracterizados por estructuras geológicas y topográficas regionales tales como: Cratón Escudos Plataformas Grandes cuencas Cinturones orogénicos Valles en Rift


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b) PROVINCIA GEOMORFOLÓGICA (Escala. 1:1’000.000 a 1:500.000). Corresponde a una etapa de investigación a nivel General y Regional.

MENOR

ESTUDIO REGIONAL Estudios con imágenes de satélite

E S C A L A

< 1: 2.500.000 1: 1.500.000

ZONA GEOESTRUCTURAL

PROVINCIA GEOMORFOLOGICA

1: 1.000.000 1: 500.000

REGION GEOMORFOLOGICA

1: 250.000 1: 100.000

UNIDAD GEOMORFOLOGICA 1: 50.000 1: 25.000

SUBUNIDAD GEOMORFOLOGICA > 1: 10.000

NIVEL DE ESTUDIO

ESQUEMA DE JERARQUIZACION GEOMORFOLOGICA

COMPONENTE GEOMORFOLOGICO ESTUDIO DE CAMPO

MAYOR

Figura 7: Esquema de jerarquización geomorfológica propuesto para INGEOMINAS (Tomado y adaptado de Carvajal 2002).

Corresponde a conjuntos de regiones con geoformas similares. En general esta definida por mega geoformas que puede asimilarse a regiones naturales y de terrenos geológico, los cuales están demarcados por fallas regionales y continentales definidas. Dentro de esta clasificación en Colombia se pueden definir como provincias entre otras:

Peneplanicies y llanuras de la Orinoquía

Peneplanicies de la Amazonía

Cordilleras (Oriental, central, Occidental)

Valles Interandinos (Magdalena, Cauca – Patía, Cesar)

Sierra Nevada de Santa Marta

Cinturón Montañoso del Sinú

Planicies de la Media y Baja Guajira

Planicies del Pacífico


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p Orinoquía y Amazonía Cordillera Central Cordillera Oriental Depresión o Valle del

Altiplanicie estructural Cadena montañosa Estructural

Valle Sinclinal Montaña Estructural Meseta Tectónica Colina estructural

Macizo Montañoso Colina Volcánica Volcánico Planicie Ínter volcánica Montaña volcánica

Planicies del Pacífico Cinturón O. Del Sinú Valle interandino del Magdalena Cordillera Occidental Serranías de la Alta Guajira. Valle interandino Cauca – Patía.

Piedemonte coluvial Colina Residual Cerro residual

Borde de cráter Cuello volcánico VOLCANICO Ladera interna Cráter Cárcavas Escarpe ppal desliz. DENUDACIONAL Terracetas Surcos Orillares Escarpe de terraza FLUVIAL Cauce actual

Deslizamiento Ladera Denudativa

Planicies Costeras

Plataforma costera Playas Planos intermareales Morrena Lateral. Drumlim Lago glacial Ab. Fluvio– glaciar Yardangs Hoyo deflación

Acantilado Cresta de playa Ab. De Sobrelavado Circo glacial Bloque errático

Polje Torre Kárstica Cañones Kársticos Valles secos

Dolina Caverna Fondo de polje

Lad. Cañada Karst Puente natural Entrada de caverna Depresión Kárstica

Depósitos de basuras C. escombros

Cantera Presa industrial Minas

Canales Espolones Talud

Montañas Kársticas

Superficies Antrópicas

ESCALA

Cráter Ladera volcánica

Deltas de desborde Meandro Basines

Campos de dunas y Barján loess Planicie eólica Sabana de arenas

CATEGORIA

Escarpe estructural Escarpe de falla Flancos de pliegues Cornisa estructural

Llanura aluviales Planicies deltaícas

Cadena Glaciada

Ll. inundación Valle aluvial Terraza fluvial Abanico aluvial y llanuras Terraza marinas Isla barrera Llanura costera Montañosa Morrenas Valle glacial Ladera fluvio – glaciar

AMBIENTE MORFOGENETICO

Ladera Estructural Loma de obturación Lomos de presión Sag ponds

---------------+

Macizo denudativo Planicies y Mesetas Denudadas

COMPONENTE GEOMORFOLOGICO > 10.000

SUBUNIDAD GEOMORFOLOGICA 25.000 – 10.000

UNIDAD GEOMORFOLOGICA 100.000 – 50.000

REGION GEOMORFOLOGICA 500.000 – 250.000

PROVINCIA GEOMORFOLOGICA 1.500.000 – 1.000.000

TABLA 4. CATEGORIAS GEOMORFOLOGICAS Y ESCALAS RELACIONADAS (Adaptada y modificada de Carvajal, 2002)

Surco de deflación Valle interdunar

ESTRUCTURAL

MARINO

GLACIAL

EOLICO

KARSTICO

ANTROPICO Y/O BIOLOGICO


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c) REGION GEOMORFOLÓGICA (Escala 1:250.000 a 1:500.000). Involucra a las geoformas relacionadas a la génesis de los paisajes, y definidas por un marco de ambiente morfogenético definido y afectados por procesos dinámicos parecidos. Aquí se pueden agrupar áreas equivalentes a vertientes que estén contenidas dentro de una provincia geomorfológica y que representen un ambiente morfogenético particular con condiciones climáticas homogéneas:

Ambiente Eólico Ambiente fluvial • Ambiente Fluvial Intra montano • Ambiente Fluvial Intra – Andino • Ambiente Fluvial de Piedemonte • Ambiente Montano Pluvial • Ambiente Residual Pluvial Ambiente Volcánico • Volcánico– Glaciar • Volcánico- Fluvial Ambiente Glaciar • Glaciar montano

Ambiente Denudativo • Denudativo estructural • Denudativo Pluvial

Ambiente marino y costero Ambiente kárstico Ambiente estructural • Estructural denudativo Ambiente antropogénico

d) UNIDAD GEOMORFOLÓGICA (Unidad de Terreno, Escala 1:50000 a 1:100.000). Corresponde a los elementos básicos que componen un paisaje o modelo geomorfológico, los cuales están definidos con criterio genético, morfológico, y geométrico en función de la escala del proceso natural que lo conformó, ver Tabla 5. Como tal, se considera establecer segmentos o intervalos característicos para cada caso particular. Los ambientes naturales, de acuerdo a su magnitud y estado de desarrollo, pueden reconocerse desde la etapa denudacional, en vía de transporte, y de acumulación. En cada área incide un proceso y una geoforma característica, la cual podrá traducirse en la condición requerida de su aplicación a la ingeniería. Cada extensión con materiales sometidos a


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Tabla 5 Caracteristicas de unidades geomorfologicas (Fuente: Van Zuidam 1986 - Carrillo, 1995) AMBIENTE (PROCESO) MORFOGENETIC O

GEOFORMAS ASOCIADAS

PATRON DE DRENAJE TIPICO

SEDIMENTO O ROCA TIPO

Horst o Pilar Tectónico Graben o Fosa Tectónica. Cuesta Valle Sinclinal. Escarpe De Falla. Laderas Irregulares. Altiplanicies Estructurales. Domos. Cañones de fallas activas Sag ponds Hogback

No específico No específico Paralelo – subparalelo, dendrítico Subparalelo – centrípeto Dislocado, dendrítico , trellis ó paral Varios tipos Varios tipos Radial – Anular Dislocado Centripeto fino Paralelo - Subparalelo

Varios tipos de roca posibles Varios tipos de roca - sedimento posible Alternancia - roca sedimentaria - resistente al tope Varios tipos de roca S-M - sedimento Cualquier tipo de roca pelada o suelo delg Cualquier tipo de roca o sedimento Cualquier tipo de roca resist.ente - Horizontal Alternancia de rocas blandas y resistente Mezcla de F. Roca de diferentes tipos Acumulaciones de sedimento fino Rocas sedimentarias resistente. Muy inclinada

Cerro Volc, cráter volcánico Mesetas volcánicas Colinas Volcánicas. Conos piroclastos Planicies de Flujos Piroclásticos. Planicies Ínter volcánicas. Abanico de: lahar,

Radial, centrípeto Varios tipos Varios tipos Radial, surcos y carcavas Pinado Varios tipos, general/ insecuente Dicotómico, pinado

En cráter comúnmente Mezcla M. suelto Lavas de diferente composición Lavas de diferente composición Lava intercalada con ceniza volcánica. Blanda Material volcánico suelto (ceniza, lapilli) Lavas de diferente composición - ceniza Material clástico fluvio volcánico

Colina y ladera Denudada. Planicies y Mesetas. Conos de Deyección. Ladera Estructural Denudada. Terraza Estructural Denudada. Cerro Estructural Remanente. Deslizamiento.

Varios tipos. Abundantes cárcavas Varios tipos. Abundantes cárcavas Dicotómico fino ó distributario Varios tipos. Abundantes cárcavas Varios tipos. Abundantes cárcavas Dendrìtico rectangular + cárcavas Desordenado

Diferentes tipos de roca Diferentes tipos de roca Material coluvial inconsolidado Diferentes tipos de roca Diferentes tipos de material rocoso Rocas blandas Mezcla de rocas y sedimentos sueltos

Valle Aluvial. Llanura de Inundación. Terrazas Fluviales. Abanicos Aluviales. Cauces Actuales. Laderas Fluvio – Coluviales. Cuencas de decantación Planicies deltaicas Nieves Perpetuas- Hielo Glacial. Circos Glaciares Valle Glacial. Campo de Morrenas. Abanicos Fluvio – Glaciares. Terrazas Kame

Meándrico, recto. Meándrico, trenzado, canales aband. Localmente subparalelo Dicotómico

Rellenos clásticos diferente composición Material gravoso, arenoso, limoso, Grava, arena, limo ó arcilla Mezcla de gravas, arenas Arenas y gravas inconsolidadas Materiales inconsolidados mezclados Predominio de material fino + MO Predominio de arenas finas arcillosas Hielo y nieve con escombros rocosos Diferentes tipos de roca posibles Diferentes tipos de roca posibles Material heterogéneo. Predominan Finos Material grueso a medio inconsolidado Grava y arena inconsolidada y estratificada

COSTERO Y MARINO Erosión y Sedimentación.

Acantilados - arrecifes coralinos Llanuras -planicies costeras. Terrazas marinas Lagunas costeras Planicie de marea Playas Tómbolo

Paralelo-desordenado Subparalelo-desordenado Varios tipos de acuerdo a material. Dendrítico subparalelo Drenaje interno Depresiones paralelos desordenado.

Calizas arrecifales duras o blandas Material semiconsolidado. Pred. Arenas Material semiconsolidado grueso - coral Material inconsolidado fino predomina. Material inconsolidado . Predomina fino Material inconsolidado. Predomina arena Material semiconsolidado arena - arcillas

KARSTICO Solución y redepositación.

Montañas Kársticas Cañón / Cañada Kárstica. Valles Kársticos Colapsados. Paljes. Uvalas

Desordenado Subparalelo desordenado. Subparalelo desordenado. Subparalelo desordenado Desordenado - depresiones

Calizas en capas gruesas Calizas muy meteorizadas Calizas, areniscas y arcillolitas Material suelto coluvial en fondo Material coluvial fino de disolución

EOLICO Erosión y Sedimentación.

Campos de Dunas . Sabanas, Montes de Arena. Campos de Loess. Planicie Desértica

Drenaje interno Drenaje interno Desordenado. Local cárcavamiento Desordenado. Acumulación en dep

Arenas sueltas Arenas en capas delgadas Limos y arenas Arena, limo y grava

Basuras / Escombros en Zonas Planas. Rellenos de Escombros en Laderas. Rellenos en Cauces de ríos.

Artificial

Acumulaciones de basura y materiales de construcción

MORFOESTRUCT URAL Procesos endógenos (Neotectonismo plegamientos, fallamientos). VOLCANICO Actividad volcánica

DENUDACIONAL Procesos exógenos (Meteorización, procesos denudativos). FLUVIAL Y DELTAICO Erosión y Sedimentación. GLACIAL Y PERIGLACIAL Erosión y Sedimentación.

ANTROPOGENIC O y/o BIOLOGICO

Dendrítico-subparalelo, dicotómico Zonas pantanosas Meandrico - Desordenado Varios tipos Subparalelo-desordenado. Desordenado Dicotómico, trenzado fino Posible patrón trenzado fino


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condiciones similares representa una zona característica y fundamental dentro del paisaje o modelo natural. e) SUBUNIDAD GEOMORFOLÓGICA ( Unidad para la cartografía a escala local, 1:10.000 a1: 1:25.000) Esta categoría está definida fundamentalmente por contrastes morfométricos que relacionan el tipo de la roca y la correspondiente topografía del terreno, y a los procesos dinámicos activos. A manera de ejemplo pueden definirse segmentos o intervalos característicos en diferentes ambientes p.e.:: Ambiente Montano Pluvial: Unidades probables—ladera convexa residual, ladera cóncava coluvial, ladera rectilínea rocosa. Ambiente Eólico: ladera de duna de barlovento, ladera de duna de sotavento, canal intra dunal Ambiente Volcánico: Ladera de cráter centrífugo, Ladera de flujo lávico, ladera de acumulación piroclástica. f) COMPONENTE GEOMORFOLOGICO (Escala 1:2000 a 1:10.000) Esta subdivisión corresponde a los rasgos del relieve determinados por la morfometría del terreno en sitios particulares (formas de laderas, pendientes anómalas) escarpes estructurales, perfiles de suelos característicos o remanentes.


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3. LA GEOMORFOLOGIA PARA PROPOSITOS DE ZONIFICACION GEOMECANICA El comportamiento geomecánico de un material natural está determinado por factores tales como: el origen, composición mineralógica, textura, estructura, consistencia, espaciamiento del fracturamiento y el grado de la meteorización, entre otros. La aplicación de la geomorfología a la temática ingenieril se debe enfocar entonces, en función de los elementos mencionados y de parámetros tales como: granulometría, contactos granulares, resistencia uniaxial, solidez – desleimiento, porosidad, permeabilidad, peso específico, resistividad conductividad eléctrica, velocidad sónica, consolidación y compactación, adherencia, reacciones químicas con los ligantes o cementos artificiales en general, entre otros. El carácter integrador de la información de varias temáticas ambientales que tienen los atributos geomorfológicos y la posibilidad de definir zonas homogéneas que tiene la geomorfología, hacen de esta disciplina un documento básico en la determinación de zonas geomecánicamente homogéneas. Los procesos que originan la morfología y morfodinámica de un área quedan reflejados en las características y propiedades mecánicas y físico - químicas de los materiales naturales que conforman dicho paisaje. La relación que se establezca entre las características de comportamiento geomecánico y los atributos geomorfológicos contribuyen en la diferenciación y definición de las unidades geomecánicas. Para Thornbury (1960), en la planeación y diseño de obras de ingeniería se deben conocer las características geomorfológicas y geológicas del terreno, además de establecer la historia geomorfológica de un área. Tal análisis permite llevar a cabo una correcta valoración de los materiales superficiales desde el punto de vista de las propiedades y su comportamiento. 3.1 PARAMETROS DE LA ZONIFICACION GEOMECANICA Según Calderón (2002), una zonificación geomecánica es la representación o definición de áreas individuales con características homogéneas en términos de comportamiento de los materiales. Para tal efecto es necesario el conocimiento de factores como: el origen, fábrica, condiciones de fase y propiedades básicas de los materiales, además de las condiciones de drenaje, historia de los esfuerzos a los que han sido sometidos los materiales y las propiedades esfuerzo – deformaciones resultantes. La contribución de la geomorfología a esta temática se puede analizar de la siguiente manera:


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3.1.1. Origen. Los procesos y grado de meteorización que actúan sobre un material rocoso, junto con los agentes erosivos actuantes, y dinámica del transporte que sufren los materiales, le dan características especiales a los mismos seleccionándolos, clasificándolos y modificándolos. El medio de transporte le imprime a los materiales características texturáles de tamaño, redondez, angulosidad, estriación y composición particulares de cada proceso. En general se puede afirmar que las características de intensidad y dinámica de un agente meteórico o transportador permanecen constantes en un área determinada. Dependiendo del agente dinámico que transporte los materiales naturales, se pueden dividir en originados por agentes endógenos (orogenía, tectonismo, fuerzas gravitacionales, volcanismo) o exógenos (agua, viento, hielo). Con base en lo anterior los materiales se pueden clasificar en: SUELOS: Corresponden a materiales con muy baja cementación (normalmente nula), de moderadamente duros a blandos, no consolidados, y de edad muy recientes. Se dividen en: Residuales: Transportados: Traspuestos:

Roca degradada in situ de manera intensa por procesos químicos. Según el agente natural y el medio natural en que fue acumulado. Según el tipo de movimiento en masa que le dio origen.

ROCA: Materiales sometidos al endurecimiento por procesos naturales, por cristalización, recristalización, cementación o compactación. También incide la textura, fábrica y discontinuidades estructurales.. Se dividen en: Ígneas: Compuesto por minerales ordenados con texturas cristalinas y/ó vítreas. Metamórficas: Compuestas por minerales re-ordenados y re-cristalizados. Sedimentarias: Minerales y fragmentos líticos compactados y cementados INTERMEDIOS: Materiales naturales afectados por efectos degradacionales de tipo físico o químico, de acuerdo al grado ó al horizonte del perfil de meteorización (I a VI) y la proporción de la fracción de suelo y fragmentos rocosos. (Roca intensamente brechada). El saprolito se puede dividir en grueso y fino. Los suelos traspuestos son los que tienen fracciones de bloques mayores al 30%. El comportamiento mecánico depende de la composición mineralógica; el grado o tipo de cristalización, cantidad de cemento, grado de recristalización, consolidación – compactación, estabilidad química, los procesos actuantes y los factores de relieve y clima predominantes.


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3.1.2 Fábrica. La fábrica tiene que ver con el ordenamiento y a la distribución geométrica de los componentes de los materiales naturales. Esta condición involucra tanto al tipo de contacto o articulación intra-granular o intra-cristalina, como a la proporción de los minerales o fragmentos líticos. Tiene influencia principalmente en las propiedades de Esfuerzo -Deformación y también se puede considerar como un índice de la porosidad y permeabilidad del material natural. 3.1.3 Condiciones de Fase. Definido por parámetros tales como Humedades, Limites, (Wn, WLLL, Wp o LP), pesos unitarios, relación de vacíos, pesos específicos de sólidos, densidad relativa, saturación y porosidad. Dependiendo de la dinámica de transporte, del agente de transporte y del área de sedimentación, los materiales adquieren ciertas propiedades índices mecánicas y físico - químicas, las cuales se pueden deducir cualitativamente a partir de observaciones y descripciones del aspecto general del paisaje. a) En cuanto a humedad se puede interpretar que las Zonas húmedas o pantanosas, son localidades relacionadas a sitios con drenaje mal integrado o a condiciones de flujos convergentes. En áreas secas o de excelente drenaje puede interpretarse como de humedades menores. Debe entenderse que algunas modificaciones o excepciones pueden presentarse al involucrar las aguas subterráneas. b) El peso específico, puede deducirse según el tipo de roca y/o fuente de aporte de los suelos de interés. Normalmente, los depósitos recientes, y con baja consolidación presentan una alta relación de vacíos y un bajo peso especifico. c) La relación de vacíos, densidad y porosidad dependerán del tipo de depósito, granulometría y consolidación. Aquellos de tamaños de grano muy uniforme, tendrán mayor relación de vacíos y porosidad. Los materiales que hayan sido sepultados o confinados por depósitos posteriores tendrán una mayor compactación y densificación. 3.1.4 Propiedades básicas. Están representadas por parámetros tales como: Expansilividad, Sensitividad, Colapsabilividad, Dispersividad y Licuabilidad.


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a) Las arcillas sobre consolidadas tienden a ser insensitivas. Esto se debe parcialmente al bajo contenido de agua de estos depósitos. La mayoría de los suelos cohesivos como las tilitas arcillosas glaciares y los que se encuentran en el horizonte VI del perfil de meteorización son de sensitividad media. Los sedimentos de origen lacustre, son muy sensitivos. Algunos depósitos de agua dulce y de litoral son licuables. b) La expansión se relaciona a la presencia de minerales de arcilla del grupo de la montmorillonita sujetos a cambio de volumen, principalmente por aumento en el contenido de agua. Estos minerales se relacionan principalmente en suelos residuales bajo condiciones climáticas cíclicas fuertemente contrastadas. En regiones donde existen periodos de sequía prolongada seguida de invierno o inundación larga el nivel freático es variable, desde muy profundo, hasta la superficie, no permitiendo que las reacciones químicas se completen, y por ende las estructuras de los minerales de arcilla no desarrollan un balance químico y eléctrico. c) La dispersión se relaciona a la posibilidad de los suelos arcillosos de producir suspensiones en medio acuoso básico (PH<7). Debe tenerse en cuenta en aquellas regiones calcáreas. d) La colapsabilidad se relaciona al ordenamiento de los componentes o disposición textural de los suelos, la cual se mantiene meta-estable por el enlace generado por arcilla o por la tensión superficial del agua. Cuando ocurre la saturación se rompe dicha adherencia, y ocurre una notoria disminución en el volumen. Se presentan normalmente en depósitos de arena fina- limo arcillosa, generalmente acumulada a la base de laderas rocosas de climas semiáridos. e) Los suelos susceptibles a la licuación corresponden principalmente a arena o limos de baja densidad, usualmente saturados. Cuando estos suelos se exponen a cargas cíclicas o vibraciones, el material se densifica de manera abrupta, aumentando la presión de poros, generando la baja de la resistencia al corte (cerca de cero), y determinando un comportamiento semejante al de un líquido. Estos suelos se presentan en depósitos lagunares, fluviales y deltáicos a profundidades mayores de 10 metros. 3.1.5 Condiciones de drenaje. a) Los parámetros de interés corresponden a coeficiente de Permeabilidad (K), Posición del nivel freático, y nivel Piezométrico.


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La permeabilidad de un material natural está relacionada con la composición – fábrica del material, la densidad de canales, la capacidad de infiltración del terreno, cobertura de vegetación y al relieve del sitio de interés. Generalmente, suelos o depósitos arcillosos, o con contenidos altos en arcilla son impermeables; las acumulaciones granulares son permeables, a menos que presenten una proporción importante de matriz fino granular. b) Se debe tener en cuenta y relacionar el balance entre la precipitación pluvial, la densidad de cauces, la temperatura del lugar, la infiltración, gradiente topográfico, reconocer la presencia de manantiales, sumideros y empozamientos o zonas húmedas, con el fin de determinar la condición de drenaje superficial y subsuperficial de un área y definir las características hidrológicas de los materiales El nivel freático depende de las condiciones climáticas, topográficas y de los espacios vacíos e interconectados dentro del material natural. El nivel Piezométrico por su parte depende de las condiciones estratigráficas y topográficas particulares. 3.1.6 Historia de Esfuerzos. (Presión de Pre-consolidación, Relación de sobre – consolidación, y Coeficiente de tierras). Esta variable se puede deducirse de la evolución geomorfológica de cada región, unidad o componente. Al analizar los procesos geomorfológicos antiguos y actuales se puede deducir la remoción de depósitos, los cuales puedan haber contribuido o incidido a la consolidación previa de los depósito infrayacentes., con lo cual se produce variación en las condiciones iniciales de esfuerzo – deformación. El análisis de la actividad sísmica - histórica –reciente, mediante los registros históricos y la evaluación de la actividad de las fallas, permite conocer cualitativamente la historia de los esfuerzos de una región. Con base en el análisis de la evolución geomorfológica de una región, en donde se identifiquen varios procesos y ciclos geomorfológicos, contribuyentes al desarrollo de la topografía actual, se pueden definir las condiciones de esfuerzo deformación a los cuales han sido sometidos los materiales, pudiéndose determinar superposición en el estado de los esfuerzos y las características de los mismos. 3.1.7 Propiedades de Esfuerzo – Deformación. (Resistencia a la compresión, resistencia al corte, ángulo de fricción interna, Coeficiente de consolidación).


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Estos parámetros podrán relacionarse principalmente con la disposición morfométrica de los materiales. Una expresión en superficie, y principalmente el relieve o la pendiente de las laderas que conforma cada material es el mejor índice para deducir la resistencia al corte, y el ángulo de fricción interna. En general bajo condiciones climáticas similares, laderas con pendientes moderadas a altas y conformadas por material de suelo poco consolidado o rocoso muy fracturado, son muy susceptibles a la inestabilidad, mientras depósitos o macizos rocosos en las mismas condiciones pero con pendientes bajas, la estabilidad es buena. El análisis de las características morfológicas, la vegetación y las condiciones de drenaje en una vertiente permiten definir las condiciones de estabilidad de la misma y de esta manera definir las propiedades de resistencia de los materiales que la conforman. 3.2 CARACTERIZACION Y DESCRIPCION DE LAS GEOFORMAS AL NIVEL DE UNIDAD PARA PROPOSITOS DE ZONIFICACION GEOMECANICA Con el objeto de caracterizar las diferentes unidades morfológicas se estandarizan criterios de los elementos componentes del terreno como relieve relativo, inclinación de laderas, longitud de las laderas, forma de las pendientes, patrón de drenaje y grado de disección de las laderas o unidades de terreno (DAMEN, 1990). Igualmente se debe tener en cuenta la composición litológica y se deben analizar los aspectos de la morfodinámica. Los atributos que a continuación se describen deben ser usados en forma integral o por grupos, para el propósito de zonificación geomecánica. 3.2.1 Morfometría. A Contraste de Relieve ó relieve relativo El relieve relativo presenta la diferencia de altitud de la geoforma, independientemente de su altura absoluta o nivel del mar. Ella se mide por la diferencia de alturas entre la parte más baja y alta, llámese colina, montaña, meseta, terraza. Para su aplicación a la Ingeniería Geológica, se definieron las siguientes categorías; de muy bajo, moderadamente alto, alto y extremadamente alto (Tabla 6), tomado del ITC – Van Zuidam (1986). Este atributo da una idea cualitativa general de los materiales constitutivos de la geoforma, a la vez que es un indicador de la energía potencial de un sistema de drenaje. La Tabla 6 muestra los rangos de contraste del relieve, tomados de Van Zuidam (1986) y la relación cualitativa de la resistencia de los materiales asociados.


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Para obtener esta información se puede realizar perfiles topográficos de las unidades morfológicas, utilizando un modelo digital del terreno y mapa de altitudes. Tabla 6 Índices de contraste de relieve

INTERVALOS DE ALTURA < 50m 50 – 250 m 250 – 500 m 500 – 1000 m 1000 – 2500 m > 2500 m

DESCRIPCION DEL RELIEVE Muy bajo.

RESISTENCIA RELATIVA DEL MATERIAL Materiales muy blandos y erosionables. Bajo. Blando erosionable. Moderado. Moderadamente blando y erosión alta. Alto. Resistente y erosión moderada. Muy alto. Muy resistente y erosión baja. Extremadamente Extremadamente resistente y erosión alto. muy baja.

Esta información morfométrica permite establecer la dinámica de un movimiento actual o potencial que puede desarrollarse sobre estas geoformas, mediante una relación directa a mayor altitud relativa mayor dinámica del movimiento. b. Inclinación de la Ladera. La inclinación de la pendiente es el ángulo que forma una ladera o terreno respecto a un plano horizontal. La selección de los intervalos de pendiente se puede realizar teniendo en cuenta la distribución espacial de las pendientes que mejor representen las formas del relieve de acuerdo con la escala de los mapas definidos. En la tabla 7, se presenta un ejemplo de definición de intervalos de pendientes (VARGAS, 2001). Generalmente la inclinación de la pendiente está relacionada con el tipo de material que conforma la unidad morfológica y con la susceptibilidad de dicha unidad a la formación de los movimientos en masa. En general se puede afirmar que existe una relación directa y proporcional. Aunque si es un factor dinámico importante, esta relación no siempre es correlacionable y depende principalmente del tipo de movimiento. c. Longitud de La Ladera La longitud de la ladera es un posible indicador de la homogeneidad del material constitutivo de las geoformas, y se puede establecer una relación entre la longitud de la ladera y la homogeneidad del material (a mayor longitud mayor homogeneidad). Igualmente la longitud de la ladera puede determinar una mayor superficie para el desarrollo de procesos morfodinámicos. Las anteriores relaciones no siempre son validas y se deben analizar en conjunto con otros


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atributos que califican la ladera. La tabla 8 muestra la categorización de las longitudes de ladera según Van zuidam (1986). Tabla 7 Indices de Inclinación de la ladera

INCLINACIO N (Grados) < 5° 6° – 10° 11° – 15°

16° – 20°

21° – 30° 31° - 45° > 45°

DESCRIPCION

CARACTERISTICAS DEL MATERIAL Y COMPORTAMIENTO Plana a suavemente inclinada. Muy blanda y Muy baja susceptibilidad a FRM. Inclinada. Blanda y baja FRM. Muy Inclinada. Moderadamente Blanda y Moderada susceptibilidad a FRM. Abrupta. Moderadamente Resistente y Moderada susceptibilidad a FRM. Muy abrupta. Resistente y Alta susceptibilidad a FRM. Escarpada. Muy Resistente y Alta susceptibilidad a FRM. Muy Escarpada. Extremadamente Resistente y Alta susceptibilidad a FRM.

d. Forma de la Ladera La forma de la ladera se puede categorizar en término recto, cóncavo, convexo, ondulada, irregular ó escalonada y compleja, ver tabla 9. Esta expresión de la pendiente refleja la homogeneidad en la resistencia de los materiales, y Ia presencia o control de estructuras geológicas. La forma de la pendiente igualmente condicionan los tipos de movimientos que pueden desarrollarse en una ladera. Es común relacionar deslizamientos rotacionales a pendientes cóncavas y convexas, movimientos planares a pendientes rectas controladas estructuralmente, o movimientos complejos a pendientes irregulares. e. Densidad, Frecuencia y textura de Drenaje Según CIAF (1971), la densidad de drenaje se define como la relación entre la longitud de los segmentos de canal (acumulada para todos los ordenes dentro de una cuenca) y el área de la cuenca drenada. La densidad de drenaje sobre un terreno marca el grado de disección de la misma. Este elemento de análisis se puede estimar subjetivamente teniendo en cuenta la disección del terreno mostrada sobre las imágenes, las fotografías aéreas y la cobertura de drenaje.


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Tabla 8 Indices de Longitud de la ladera LONGITUD (metros) DESCRIPCION < 50m Muy corta. 50 – 250 m Corta. 250 – 500 m Moderadamente larga. 500 – 1000 m Larga. 1000 – 2500 m Muy larga. > 2500 m Extremadamente larga. Tabla 9.Formas de la Ladera CLASE

CARACTERISTICAS MATERIAL

FENOMENOS DE REMOSION EN MASA ASOCIADOS

RECTA

Alta resistencia y Movimiento Traslacional. disposición estructural a favor de la pendiente. CONCAVA Material blando y Deslizamiento Rotacional. disposición estructural no diferenciado. CONVEXA Materiales blandos y Predomina Meteorización y disposición estructural Erosión.Pequeños Deslizamientos casi horizontal. Rotacionales. IRREGULAR Materiales con Caida de Bloques. O ESCALONADA resistencia variada. Erosión Diferencial. Disposición estructural en contra de la pendiente. COMPLEJA Mezcla de materiales. Deslizamientos Complejos Disposición estructural no definida. Se puede determinar mediante la siguiente formula: Dd = Ld/A Donde

Dd = Densidad de drenaje. Ld = Longitud línea drenaje. A = unidad de área.

En la Tabla 10 se muestran los diferentes rangos de densidad de drenaje y los indices cualitativos correspondientes.


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Tabla 10 Indice y Valor de Densidad de Drenaje UNIDAD CARTOGRAFICA POR DENSIDAD DE DRENAJE

Baja Moderada Alta

Km\ Km2

< 0.5 0.5 > ρ < 1.0 > 1.0

La frecuencia de drenaje se define según CIAF, 1971) como el número de segmentos de corrientes por el área de la cuenca drenada. Se expresa en número de segmentos/Km2 (Tabla 11). Donde

n = Segmentos A = Area de la cuenca

En la Tabla 11 se indican los índices de valoración de la frecuencia. El análisis conjunto de densidad y frecuencia de drenajes determina la textura de drenaje como indicadores de la relación infiltración. declive, capacidad de infiltración, características texturáles de las rocas y sedimentos que constituyen la geoforma y permite además inferir la permeabilidad relativa del material. (ver Tabla 12). f Patrón de Drenaje El patrón de drenaje se define según Lueder 1971 en CIAF (1971), como "la distribución de todos los canales de drenaje superficiales en un área que estén ocupados o no por aguas permanentes". El patrón de drenaje que se desarrolla en un área esta controlado por la inclinación principal del terreno, el tipo y estructura geológica de la roca subyacente, la densidad de la vegetación y las condiciones climáticas. Es importante anotar que el patrón de drenaje refleja la homogeneidad o heterogeneidad del terreno, en cuanto a su litología infrayacente y las estructuras que lo controlan. Además evidencia las condiciones e historia de la erosión en un lugar dado, Ver Tabla 13. 3.2.2. Composición Litológica de Las Unidades Geomorfológicas La composición litológica de las unidades geomorfológicas es un parámetro que se debe tener en cuenta en la cartografía de estas unidades. Para la descripción de este factor se tiene en cuenta los aspectos manejados en la temática de la geología aplicada a la zonificación geomecánica, es decir: las rocas se clasifican en: duras, intermedias y blandas, y provenientes de rocas Ígneas, Metamórficas y Sedimentarias; los suelos como transportados, traslocados y residuales, con sus divisiones correspondientes y teniendo en cuenta para cada una, el tipo de material que la conforma.


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Tabla 11 Indice y valor or frecuencia de drenaje ∑n Fh = A MUY ALTA Fh > 40 ALTA 20 > Fh < 40 MEDIA 10 > Fh < 20 BAJA 5 > Fh < 10 MUY BAJA <5

UNIDAD CARTOGRAFICA POR FRECUENCIA DE DRENAJE

Tabla 12 índice valor de textura de drenaje TEXTURA DE DRENAJE

DENSID AD

FRECUENCIA

CARACTERISTICAS DEL MATERIAL

GRUESA

Baja

Baja a Muy Baja

MEDIANA

Modera da Alta

Media

Muy alta

Muy Alta

Muy gruesa, permeabilidad alta y baja erodabilidad. Gruesa, permeabilidad de media a alta y erodabilidad de media a baja. Media a fina, permeabilidad baja y erodabilidad alta. Material de textura fina, permeabilidad muy baja y erodabilidad muy alta.

FINA MUY FINA

Alta

3.2.3 Morfodinámica La morfodinámica es la parte de la geomorfología que trata de los procesos geodinámicos externos (principalmente denudativos), tanto antiguos como recientes que han modelado y continúan modelando el relieve y son los responsables del estado actual de las geoformas o Unidades de terreno. Todos los elementos móviles determinados por las fuerzas de cambio, capaces de obtener, transportar y depositar los productos provenientes de la meteorización y de la sedimentación, se conocen como agentes morfodinámicos, siendo los más importantes: la escorrentia del agua lluvia, las olas, corrientes costeras y de mareas; los glaciares y el viento. A estos factores de cambio se pueden agregar los animales y el hombre. Estos agentes son los responsables directos de la mayoría de los procesos geomorfológicos exógenos que afectan la superficie terrestre, ya sea degradándola o bien construyendo nuevos paisajes. La caracterización morfodinámica permite la identificación de los procesos denudativos (erosión y fenómenos de remoción en masa) que han ocurrido en un área determinada y que han contribuido en su evolución y pueden proyectarse


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hacia futuro y poder tener una visión sobre la estabilidad de un terreno. Un mapa morfodinámico muestra los diferentes procesos geomorfológicos exógenos que han afectado un área y se constituyen en una herramienta de gran utilidad para los propósitos de los Planes de Ordenamiento Territorial, zonificación de amenazas y zonificaciones geotécnicas, entre otras. Tabla 13 Patrones principales de drenaje y caracterización cualitativa de los materiales donde se desarrolla CLASE

CARACTERlSTICAS DEL MATERIAL DONDE SE DESARROLLA

DENDRITICO

Material homogéneo uniforme resistente (rocas duras o blandas de grano muy fino y textura fina). SUBDENDRITICO Material homogéneo, resistencia uniforme, pero con la influencia de la pendiente. PARALELO Se desarrolla sobre materiales duros a resistentes con pendientes moderadas a altas o material no consolidado, SU BPARALELO Características del material similar, con pendiente media y control de geoformas subparalelas. PINADO Material homogéneo, de textura fina fácilmente erodable. RECTANGULAR Material cristalino resistente, homogéneo y con control estructural fallas diaclasas. RADIAL Heterogeneidad en el material y en la resistencia del mismo. Hay control de estructura de geoformas. ANULAR Alternancia de materiales blandos o duros asociados a formas dómicas o depresiones. MUL TICUENCA Homogeneidad en el material (solubles, porosos o depósitos no consolidados), desarrollo de geoformas esculpidas de diferente origen. CONTORCIONADO Rocas metamórficas resistentes, en capas gruesas y muy replegadas. Igualmente se desarrollan en diques ígneos resistentes. 3.2.3.1. Características y clasificación de los procesos morfodinámicos: En la metodología para los estudios geomorfológicos aplicados a la geomecánica se deben determinar y clasificar en forma preliminar las zonas que muestren características propias de procesos denudativos (erosión y fenómenos de remoción en masa). Este análisis geomorfodinámico en las laderas, ver figura 18, es importante porque los materiales involucrados en estos procesos originan nuevas geoformas con propiedades del material diferente al inicial. Igualmente se


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modifican las propiedades físicas y mecánicas de los materiales alrededor de las zonas afectadas. La erosión entendida como despegue y movimiento de partículas de suelo o roca por efecto de los agentes meteóricos, principalmente la lluvia, tiene un efecto modificador de las geoformas preexistentes. Su manifestación o evidencia depende de factores tales como el tipo de roca o sedimento constituyente de las geoformas y las pendientes de las mismas, las características climáticas (principalmente pluviosidad y temperatura) y la cobertura vegetal.

RELACION FORMA DE LADERA Y PROCESOS (Modificado de Delrymple y otros 1968) VALLE

ESCARPE O LADERA RECTA

Depositación aluvial Agua subsuperficial

0 - 4° Terrazas

Redepositación de materiales por acción de agua superficial y F. de remoción en masa. conos y abanicos aluviales

Meteorización química y fisica Caidas y deslizamientos

ALUVIONES

LECHO DE CANAL

Transporte de material por corriente fluvial

20 - 30°

Socavación, caidas, hundimientos

LADERA MEDIA LADERA COLUVIAL 5 - 19° TRANSPORTE

ESCARPE DE CANAL

> 30°

Movimientos de material por fenómenos de remoción en masa Acción del agua subsuperficial y superficial.

LADERA CON REPTACION

Reptación de suelos - Formación de terracetas

LADERA DE FILTRACION 2 - 4°

LADERA CONCAVA

Límite ap rox. roca fresca

Eluviación mecánica y química por movimiento lateral de agua subsuperficial

Procesos pedogenéticos asociados con movimientos verticales de agua en el subsuelo

INTERFLUVIO 0 -1°

LADERA CONVEXA

Figura 6: Perfil esquemático de una ladera y la relación entre la forma de la misma y los procesos generados en ella. Tomado y modificado de Delrymple y otros 1968 en Cortés (1989).

El proceso de erosión pluvial se inicia con el efecto de las gotas de lluvia que van disgregando el material, dejándolo expuesto para que sea arrastrado posteriormente por la escorrentía que genera inicialmente un escurrimiento difuso y luego una erosión laminar en capas de suelo. En etapas posteriores y dependiendo de la intensidad del fenómeno, la acción de la escorrentía se va acentuando, generando la formación de surcos, barrancos y cárcavas, y en estados más avanzados procesos de erosión regresiva o remontante, ver tabla 14.


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Los fenómenos de remoción en masa incluyen los movimientos de suelo o roca inducidos por la acción de la gravedad. Su incidencia depende de las características litológicas, grado de meteorización y disposición estructural de los materiales, las características topográficas del terreno y el clima imperante que incide en el contenido de humedad de los materiales. Se consideran como fenómenos de remoción en masa la reptación de suelos, derrumbes, volcamientos, deslizamientos (Rotacionales y translacionales), la expansión de terrenos, flujos y las combinaciones que se puedan dar de estos fenómenos (CRUDEN AND VARNES, 1996). Para la clasificación de los deslizamientos se siguen los lineamientos de estos autores que adoptan y modifican la clasificación de Varnes (1978), ver Tabla 15, haciendo énfasis en el tipo de material y el tipo de movimiento. Igualmente se tiene en cuenta el estado de actividad del movimiento (activo, inactivo, abandonado y estabilizado), y rata de movimiento del mismo. Para una mayor comprensión sobre el tema de remoción en masa se recomienda el articulo de Soeters and Van Westen (1996), donde presentan las características morfológicas típicas de los diferentes tipos de fenómenos de remoción en masa evidentes en imágenes de satélite y fotos aéreas, e indican igualmente el proceso metodológico a seguir en este tipo de investigación. Tabla 14 Procesos Erosivos. Erosión laminar, Surcos, Barrancos y Cárcavas. Tomada y modificada de Van Zuidam (1986) TIPOS DE ESPACIAMIENTO ENTRE CANALES (m) < 5 5 a 15 15 a 50 50 a 150 > 500 EROSION 150 a 500 Erosión Sever Moderada Suave Laminar a Surcos (< Sever Severa Moderada Suave 50 cm. De a Prof). Barrancos Sever Severa Severa Moderada Suave (50 - 147 a cm. de Prof.) Cárcavas Sever Severa Severa Severa Moderada Suave (> 150 cm. a de Prof.)


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Tabla 15 Tipos de fenómenos de remoción en masa. Tomado de Varnes (1978) TIPO DE MATERIAL ASOCIADO SUELO DE INGENIERIA

TIPO DE MOVIMIENTO ROCA

CAlDAS VOLCAMIENTOS ROTACIONAL

Pocas Unidades

TRASLACIONAL

Muchas unidades

DESlIZAMIENTOS

PROPAGACION LATERAL

Predominante Grueso de Roca de Detritos Volc. de Roca de Detritos Hundimiento de Hundimiento de roca Detritos Deslizamiento de Deslizamiento de bloques de Roca bloques de detritos Deslizamiento de Deslizamiento de Roca Detritos Roca Detritos Flujo de Roca de Detritos (creep profundo) (creep de suelo)

FLUJOS

REPTAMIENTO (Creep) (áreas de gran extensión) COMPUESTOS O MUL TIPLES

(creep profundo)

Predominante Fino de Tierra de Tierra Hundimiento de Tierra Deslizamiento de bloques de tierra Deslizamiento de Tierra Tierra de Tierra

(creep de suelo)

Combinación de dos o más de los tipos anteriores


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4. PROCESO METODOLOGICO En la elaboración de la cartografía geomorfológica aplicada a ingeniería se requiere una serie de requisitos indispensables para su definición, los cuales son: ¾ Definir la escala de trabajo de acuerdo al detalle y propósito buscado y con base en la jerarquía de categorías geomorfológicas en procesos de adaptación en Ingeominas, (Ver Figura 7),Para estudios a detalle – gran escala (> 1: 10.0000) se toma la categoría al nivel de subunidad o elemento geomorfológico, a mediana escala (1: 10.000 – 100.000), se deben tomar la categoría al nivel de unidad y subunidad geomorfológica como la “unidad” de terreno cartografiable. Para cartografía en escalas pequeñas (< 1: 100.000) se toma tanto la categoría de región, con las unidades geomorfológicas que se puedan diferenciar. ¾ Definir la clase de mapas temáticos que se van a elaborar de acuerdo a los objetivos del proyecto. Para esta fase del estudio se elaboran solamente los mapas analíticos en que se relaciona la morfología, la morfometría y las características de materiales que la conforman. ¾ Definir el método de trabajo cartográfico a realizar y el tipo de información requerida para el desarrollo del mismo. En la Figura 9 se presenta el flujo grama del proceso metodológico para la cartografía geomorfológica para zonificación geomecánica. 4.1 FASES PARA GEOMORFOLÓGICA

LA

ELABORACIÓN

DE

LA

CARTOGRAFÍA

Para el desarrollo de cartografía Geomorfológica se debe cumplir las siguientes fases: 4.1.1. Fase preliminar de oficina ¾ Recopilación, evaluación, análisis y condensación de la información temática básica existente; imágenes de satélite y fotografías aéreas; bases topográficas; información Geológica básica y Geomorfología. Se deben elaborar fichas de la información evaluada y consignar la información que sea útil para el estudio, Se anexa la ficha de toma de información. ¾ Evaluación de la información geológica de las diferentes unidades litológicas, respecto a su ambiente de formación, composición litológica, expresión morfológica y los elementos estructurales como las fallas, pliegues y lineamientos con el fin de definir la relación con las unidades geomorfológicas a cartografiar.


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PROCESO METODOLOGICO PARA EL ANALISIS GEOMORFOLOGICO INICIO

G. TRABAJO

G. TRABAJO

Recopilación de información

Análisis de información recopilada

(Informes, mapas Imágen - Satélite)

G. TRABAJO

G. TRABAJO Procesamiento Digital de imágenes satélite.(Landsat TM)

Mapa Imágen

Interpretación Geomorfológica (Textura. tono, relieve). Mapa imágen y fotos aéreas de la zona de estudio.

(Referenciar, realces, filtros, composiciones en falso color )

G. TRABAJO

G. TRABAJO

G. TRABAJO

Evaluación de resultados y análisis de variables geomorfológicas

Digitalización Implantación S.I.G Modelamiento de variables

Base de datos Geomorfológicos

Mapa preliminar

G. TRABAJO Planificación trabajo de campo

Plan labores de campo

G. TRABAJO COORDINADORES DE PROYECTO

Evaluación resultados

Mapa geomorfológico definitivo

G. TRABAJO

G. TRABAJO

Reinterpretación y análisis de información

Actividades de campo Toma de datos

G. TRABAJO

Elaboración de mapa geomorfológico preliminar

G. TRABAJO GEOFORMAS Pendientes, formas Litología drenajes.

Redacción informe

Borrador informe NO

NO COORDINADOR

Revisión

G TRABAJO

JEFE PROYECTO O.K

Revisión

O.K

Edición informe

FIN

JEFE PROYECTO Revisión Informe

Informe final

Figura 7: Flujograma de procesos y actividades tenidas en cuenta en el análisis geomorfológico de una región dada. Tomado y modificado de Carvajal 2002.


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¾ Interpretación de imágenes satélite y fotografías aéreas, para obtener una visión general de la geomorfología del área de estudio, la definición y delimitación de las principales unidades geomorfológicas mayores, de su subdivisión en subunidades y el trazado con símbolos de formas del relieve individuales y procesos. En esta fase se puede contar con la elaboración de modelos digitales de terreno fundamentados en la cartografía topográfica existente. Para caracterizar los atributos y parámetros geomorfológicos observados en cada unidad, subunidad o componentes definidos; se debe utilizar la Tabla 16 en donde se agrupa la información general de cada polígono o unidad con morfogénesis, morfometría, edad, morfodinámica, litología y características estructurales, tomados de la fotointerpretación para luego ser comprobadas y/o complementadas en campo. ¾ Elaboración del mapa geomorfológico preliminar el cual se obtiene de la transferencia en los mapas topográficos base, de la información de las imágenes de satélite, fotografías aéreas e información temática secundaría obtenida durante la investigación. Esta información será el elemento básico para su posterior comprobación y complementación con las actividades de campo. 4.1.2 Fase de campo ¾ Comprobación de la fotointerpretación hecha previamente y la obtención de información complementaria (Toma de datos morfométricos y estructurales), los cuales deben ser diligenciados en el formato de la Tabla 17 y en esquinas de campo adjunta a la tabla. •

Complementación de la información obtenida del análisis de las imágenes de satélite y de las fotografías aéreas y definición de las unidades morfológicas y su caracterización, para lo cual se debe diligenciar la Tabla 16 en donde se resumen los parámetros y atributos que caracterizan las unidades geomorfológicas del área estudiada.

4.1.3 Fase final de oficina ¾ Evaluación de la información obtenida y elaboración de los mapas geomorfológicos definitivos. ¾ Digitalización de los mapas geomorfológicos. ¾ Elaboración del informe soporte de la cartografía elaborada.


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4.2. ELABORACIÓN DE MEMORIA TÉCNICA La memoria técnica es el documento que acompaña la publicación del mapa geomorfológico para geomecánica. Contiene la descripción, caracterización y análisis de la información geomorfológica aplicada para propósitos Ingenieriles representada en los mapas. Consta de los siguientes capítulos: • •

• • •

Resumen: se debe describir en forma abreviada los resultados obtenidos. Introducción: de acuerdo con Villegas (1993) se debe hacer un planteamiento del proyecto, indicando antecedentes, problemática científica, objetivos y alcances, igualmente se debe describir brevemente la metodología utilizada en la investigación. Generalidades: se debe describir aspectos geográficos, localización, fisiografía, hidrografía, clima, vegetación, vías y población. Igualmente metodología detallada y el personal participante. Geomorfología para Ingeniería: se deben hacer referencia a las unidades geológicas morfológicas, la morfometría y la morfodinámica. Referencias: las referencias citadas en el texto deben seguir la metodología estándar utilizada por INGEOMINAS y descrita por Villegas (1993).

Esta memoria técnica tal como se describe se realizará cuando se hace un estudio geomorfológico específico para ser aplicado a una caracterización geomecánica de un área. Cuando se realice un estudio integrado geológico-geomorfológico para ingeniería, las partes correspondientes a resumen, introducción, generalidades y referencias hacen parte del cuerpo integral del informe técnico principal. La descripción y el análisis geomorfológico hacen parte de un capítulo temático dentro de dicho informe.


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5. NOMENCLATURA Y SIMBOLOGÍA DE LOS MAPAS GEOMORFOLÓGICOS PARA ZONIFICACIÓN GEOMECÁNICA Dentro de los objetivos de esta propuesta metodología esta la de definir una simbología estándar para la geomorfología aplicada a propósitos ingenieriles que sirvan como base unificada para su utilización, organizar la información que tiene dichos mapas, los cortes, leyendas y otros elementos que sean necesarios. 5.1 ESTÁNDARES GRÁFICOS PROPUESTOS Con base en la información anteriormente consultada, el análisis de la misma y a la experiencia de los autores de este documento, se propone una simbología y nomenclatura orientada a cumplir con las exigencias cartográficas de los mapas a diversas escalas, para tal efecto se adoptan los estandares propuestos a nivel de unidades y subunidades, propuestos por Carvajal (2002) con base en la simología definida por Verstappen y Van Zuidam (1992). Para la estandarización cartográfica se presentan tres actividades principales: ¾ Desarrollo de nomenclatura estándar para la cartografía de las unidades geomorfológicas. ¾ Definición de colores estándar para las unidades geomorfológicas usadas para ingeniería de acuerdo a la clasificación propuesta en los apartes anteriores. ¾ Definición del formato estándar para mapas a diferentes escalas. 5.1.1 Estándares de nomenclatura de las unidades geomorfológicas Los símbolos estándares para la nomenclatura que se asignan aquí representan en general diferentes clases de información así: Expresión superficial de los terrenos (característica del material) y Unidades y Procesos geomorfológicos. Los requisitos mínimos para la definición de símbolos en la cartografía de unidades geomorfológicas, de acuerdo a Carvajal (2002ª) son: a. Para la notación se propone usar abreviatura de hasta 6 caracteres; el primero en mayúscula. El primero y segundo carácter se utilizan para identificar el ambiente morfogenético principal ej: (Denudativo: D, Volcánico: V, Estructural: S, Fluvial y deltaico: F, Kárstico: K, Marino y costero: M, Glacial: G, Eólico: E, Antropogénico: A). Se utilizan en el tercero y cuarto carácter letras adicionales que especifican las iniciales del nombre de la geoforma típica de cada ambiente morfogenético, ver tablas anexas (Tablas 19 a 26).


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b. Los símbolos para los procesos geomorfológicos serán mostrados si los efectos de dichos procesos son evidentes.. c. La descripción de un polígono del terreno por medio de un símbolo requiere no solamente adherencia a los requisitos mínimos enumerados arriba, sino también el juicio del cartógrafo. Los mapas cubiertos con símbolos complicados han sido criticados justificablemente y han sido omitido por muchos utilizadores potenciales. d. Es importante que los símbolos estén representados claramente en un mapa de terreno, que los símbolos lineares sean distinguidos de las líneas del límite del polígono, y que los símbolos en un determinado lugar no hagan que el mapa parezca confuso. El aspecto de un mapa se mejora mediante el uso de tonalidades pastel de los colores definidos y adoptados para cada ambiente morfogenético específico (CARVAJAL, 2002). e. Los mapas de características geomorfológicas del terreno son apropiados cuando los símbolos en un lugar proporcionan información importante sobre la localización de peligros potenciales, tales como direcciones del flujo de escombros y avalancha. Los mapas que muestran características, por ejemplo las direcciones del flujo de hielo, circos y los eskers son una herramienta útil para la reconstrucción de la historia glacial. f. Los símbolos usados en el mapeo del terreno deben ser fácilmente utilizables por medio de los Sistemas de Información Geográfica y compatibles con la simbología utilizada en el ámbito internacional. 5.1.2 Nomenclatura para los Polígonos de las Unidades Geomorfológicas Para el propósito de caracterización geomecánica se utiliza el mapa geomorfológico analítico definido en la metodología ITC (VERSTAPPEN Y VAN ZUIDAM 1992). Siguiendo los lineamientos de esta metodología se considera que un mapa geomorfológico usado para ingeniería debe contener los siguientes tipos de información de acuerdo al siguiente orden jerárquico: • Morfogénesis • Morfoestructural • Morfometría • Morfodinámica • Morfocronología La morfogénesis es expresada mediante símbolos areales en el mapa y la leyenda de acuerdo a los colores adoptados previamente. La información morfoestructural se simboliza por retículos de color gris a marrón claro en mapas de escalas pequeñas y medianas y símbolos areales coloreados en mapas de escala grande en cuyo caso las unidades se deben llamar morfolitológicas. La morfometría se expresa en forma lineal mediante símbolos al igual que la morfodinámica. Para la


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morfocronología se usaran letras como símbolos para caracterizar el período de formación de la geoforma y su desarrollo posterior de acuerdo a la Tabla 2 propuesta. 5.2 Simbología de Formas de Terreno y Procesos Los símbolos a utilizar para formas de terreno y procesos cartografiables y que acompañan a los mapas geomorfológicos se deben extractar de los símbolos propuestos por ITC y complementados y adoptados por Ingeominas (CARVAJAL 2002ª). Los símbolos deben ser escogidos de acuerdo al proceso morfodinámico que afecta la geoforma identificada, y que permita el desarrollo de la cartografía aplicada para diversos fines. 5.3 Definición de los Colores para los Polígonos Para el desarrollo de los colores de los polígonos que conforman las unidades tanto geológicas superficiales como geomorfológicas se tomó como base la paleta de colores de ARC/INFO geol.shd, actualmente en uso en Ingeominas. Los colores de los polígonos de las unidades geomorfológicas se definieron con base en la morfología y morfogénesis correspondientes de acuerdo a la propuesta de Carvajal (2002ª) y esquematizada en la tabla 18. La definición y uso de colores en los casos donde se presentan ambientes morfogenéticos múltiples, debe ser potestad del profesional que este llevando a cabo la investigación. Sin embargo, se recomienda utilizar los colores propuestos para el ambiente morfogenético predominante. Tabla 18 Colores establecidos para los polígonos de las unidades geomorfológicas UNIDAD DE MAPEO POR GENESIS DE LAS COLOR GEOFORMAS Púrpura Formas de Origen Estructural Rojo Formas de Origen Volcánico Formas de Origen Denudativo

Marrón

Formas de Origen Fluvial

Azul

Formas de Origen Lacustre/Marino

Verde

Formas de Origen Glaciar/Periglaciar

Grises

Formas de Origen Eólico

Amarillo

Formas de Origen Cárstico

Naranja

Formas de Origen Antropogénico/Biológico

Negro


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